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AR Categoria: Testes de laboratório
Transição Precisa de Vidro Localizado com Nanoindentação DMA
Transição Precisa de Vidro Localizado com Nanoindentação DMA
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Imagine um cenário em que uma amostra a granel é aquecida uniformemente a uma taxa constante. Quando um material a granel aquece e se aproxima de seu ponto de fusão, ele começará a perder sua rigidez. Se as indentações periódicas (testes de dureza) forem realizadas com a mesma força alvo, a profundidade de cada indentação deve aumentar constantemente, uma vez que a amostra está se tornando mais macia (ver figura 1). Isto continua até que a amostra comece a derreter. Neste ponto, será observado um grande aumento na profundidade por travessão. Usando este conceito, a mudança de fase em um material pode ser observada utilizando oscilações dinâmicas com uma amplitude de força fixa e medindo seu deslocamento, ou seja, Análise Mecânica Dinâmica (DMA).
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Medição de Relaxamento de Tensão usando Nanoindentação
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AGORA, VAMOS FALAR SOBRE SUA APLICAÇÃO
Teste de desgaste da madeira com o Nanovea Tribometer
Importância da comparação entre o desgaste da madeira e o COF
A madeira tem sido usada há milhares de anos como material de construção para residências, móveis e pisos. Possui uma combinação de beleza natural e durabilidade, o que o torna um candidato ideal para pisos. Ao contrário do carpete, os pisos de madeira mantêm a cor por muito tempo e podem ser facilmente limpos e mantidos, porém, por ser um material natural, a maioria dos pisos de madeira requer a aplicação de um acabamento superficial para proteger a madeira de diversos tipos de danos, como arranhões e lascando com o tempo. Neste estudo, um Nanovea Tribômetro foi usado para medir a taxa de desgaste e o coeficiente de atrito (COF) para melhor compreender o desempenho comparativo de três acabamentos de madeira.
O comportamento de serviço de uma espécie de madeira utilizada para pisos está muitas vezes relacionado à sua resistência ao desgaste. A mudança na estrutura celular individual e de fibra de diferentes espécies de madeira contribui para seus diferentes comportamentos mecânicos e tribológicos. Os testes de serviço reais da madeira como material para pisos são caros, difíceis de duplicar e requerem longos períodos de tempo de teste. Como resultado, torna-se valioso desenvolver um teste de desgaste simples que possa produzir confiável, reprodutível e direto para frente.
Objetivo da medição
Neste estudo, simulamos e comparamos os comportamentos de desgaste de três tipos de madeira para mostrar a capacidade do Nanovea Tribometer em avaliar as propriedades tribológicas da madeira de forma controlada e monitorada.
Discussão
Descrição da amostra: Antique Birch Hardwood tem acabamento em óxido de alumínio de 7 camadas, proporcionando proteção contra o desgaste diário. Courtship Grey Oak, & Santos Mahogany são ambos tipos de pisos laminados que variam no acabamento superficial e no brilho. O carvalho Courtship Grey Oak é uma cor cinza ardósia, acabamento EIR e de baixo brilho. Por outro lado, o Santos Mahogany é uma cor cor de vinho escuro, pré-acabado e alto brilho que permite que arranhões e defeitos superficiais sejam mais facilmente escondidos.
A evolução do COF durante os testes de desgaste das três amostras de piso de madeira são plotadas na Fig. 1. As amostras de madeira de bétula antiga, carvalho cinza Courtship, & Mogno Santos apresentaram todos um comportamento COF diferente.
Pode ser observado no gráfico acima que a madeira de bétula antiga foi a única amostra que demonstrou um COF estável durante todo um teste. O aumento acentuado do COF do Carvalho Cinzento Courtship e sua diminuição gradual poderia ser indicativo de que a rugosidade superficial da amostra contribuiu em grande parte para seu comportamento COF. À medida que a amostra foi sendo usada, a rugosidade superficial diminuiu e se tornou mais homogênea, o que explica a diminuição do COF à medida que a superfície da amostra se tornou mais lisa devido ao desgaste mecânico. O COF em Santos Mahogany mostra um aumento gradual e suave do COF no início do teste e depois transita abruptamente para uma tendência de COF picotado. Isto poderia indicar que uma vez que o revestimento laminado começou a desgastar-se, a esfera de aço (contra material) entrou em contato com o substrato de madeira que se desgastou de forma mais rápida e turbulenta, criando o comportamento mais ruidoso do COF no final do teste.
Antique Birch Hardwood:
Carvalho Cinzento Courtship:
Santos Mahogany
A tabela 2 resume os resultados das varreduras e análises das trilhas de desgaste em todas as amostras de piso de madeira após a realização dos testes de desgaste. Informações e imagens detalhadas para cada amostra podem ser vistas nas Figuras 2-7. Com base na comparação da Wear Rate entre as três amostras, podemos deduzir que Santos Mahogany provou ser menos resistente ao desgaste mecânico do que as outras duas amostras. O Carvalho Vidoeiro Antigo e o Carvalho Cinzento Courtship tiveram taxas de desgaste muito semelhantes, embora seu comportamento de desgaste durante seus testes tenha sido significativamente diferente. A madeira antiga de bétula dura teve uma tendência de desgaste gradual e mais uniforme, enquanto o carvalho cinzento Court-ship mostrou uma pista de desgaste rasa e sem caroço, devido à textura e acabamento superficial pré-existente.
Conclusão
Neste estudo, mostramos a capacidade do Tribômetro Nanovea em avaliar o coeficiente de atrito e resistência ao desgaste de três tipos de madeira, madeira de bétula antiga, carvalho cinza Courtship e mogno Santos, de forma controlada e monitorada. As propriedades mecânicas superiores da madeira de bétula antiga levam a sua melhor resistência ao desgaste. A textura e a homogeneidade da superfície da madeira têm um papel importante no comportamento de desgaste. A textura da superfície do Courtship Grey Oak, tais como folgas ou rachaduras entre as fibras celulares da madeira, podem se tornar os pontos fracos onde o desgaste se inicia e se propaga.
AGORA, VAMOS FALAR SOBRE SUA APLICAÇÃO
Portabilidade e Flexibilidade do Perfilômetro 3D sem contato Jr25
Compreender e quantificar a superfície de uma amostra é crucial para muitas aplicações, incluindo controle de qualidade e pesquisa. Para estudar superfícies, perfilômetros são frequentemente usados para digitalizar e gerar imagens de amostras. Um grande problema com instrumentos de perfilometria convencionais é a incapacidade de acomodar amostras não convencionais. Dificuldades na medição de amostras não convencionais podem ocorrer devido ao tamanho da amostra, geometria, incapacidade de mover a amostra ou outras preparações de amostra inconvenientes. Portátil da Nanovea Perfilômetros 3D sem contato, a série JR, é capaz de resolver a maioria desses problemas com sua capacidade de digitalizar superfícies de amostras de vários ângulos e sua portabilidade.
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Compressão em Materiais Suaves e Flexíveis
Importância de testar materiais macios e flexíveis
Um exemplo de amostras muito macias e flexíveis é um sistema microeletromecânico. Os MEMS são usados em produtos comerciais do cotidiano, como impressoras, celulares e carros [1]. Seus usos também incluem funções especiais, tais como biosensores [2] e coleta de energia [3]. Para suas aplicações, os MEMS devem ser capazes de fazer a transição reversivel entre sua configuração original para uma configuração comprimida repetidamente [4]. Para entender como as estruturas reagirão às forças mecânicas, os testes de compressão podem ser conduzidos. Os testes de compressão podem ser utilizados para testar e afinar várias configurações MEMS, bem como para testar os limites de força superior e inferior para estas amostras.
A Nanovea Testador Mecânico Nano A capacidade do módulo de coletar dados com precisão em cargas muito baixas e percorrer mais de 1 mm de distância o torna ideal para testar amostras macias e flexíveis. Por ter sensores de carga e profundidade independentes, o grande deslocamento do penetrador não afeta as leituras do sensor de carga. A capacidade de realizar testes de baixa carga em uma faixa de mais de 1 mm de percurso do penetrador torna nosso sistema único em comparação com outros sistemas de nanoindentação. Em comparação, uma distância razoável de viagem para um sistema de indentação em nanoescala é normalmente inferior a 250 μm.
Objetivo da medição
Neste estudo de caso, a Nanovea realizou testes de compressão em duas amostras flexíveis e dierentes, em forma de mola. Mostramos nossa capacidade de conduzir compressão com cargas muito baixas e registrar grandes deslocamentos ao mesmo tempo em que obtemos dados precisos com cargas baixas e como isto pode ser aplicado à indústria MEMS. Devido às políticas de privacidade, as amostras e sua origem não serão reveladas neste estudo.
Parâmetros de medição
Nota: A taxa de carga de 1 V/min é proporcional a aproximadamente 100μm de deslocamento quando o indentro está no ar.
Resultados e Discussão
A resposta da amostra às forças mecânicas pode ser vista nas curvas de carga vs. profundidade. A amostra A só exibe deformação elástica linear com os parâmetros de teste listados acima. A figura 2 é um grande exemplo da estabilidade que pode ser obtida para uma curva de carga vs. profundidade em 75μN. Devido à estabilidade dos sensores de carga e profundidade, seria fácil perceber qualquer resposta mecânica significativa a partir da amostra.
A amostra B exibe uma resposta mecânica diferente da amostra A. Passado 750μm de profundidade, comportamento semelhante à fratura no gráfico começa a aparecer. Isto é visto com as quedas bruscas de carga a 850 e 975μm de profundidade. Apesar de viajar a uma alta taxa de carga por mais de 1mm em uma faixa de 8mN, nossos sensores de carga e profundidade altamente sensíveis permitem que o usuário obtenha as curvas de carga elegante versus profundidade abaixo.
A rigidez foi calculada a partir da porção de descarga das curvas de carga vs profundidade. A rigidez reflete quanta força é necessária para deformar a amostra. Para este cálculo de rigidez, foi utilizada uma pseudo razão de Poisson de 0,3, uma vez que a razão real do material não é conhecida. Neste caso, a amostra B provou ser mais rígida do que a amostra A.
Conclusão
Duas amostras flexíveis diferentes foram testadas sob compressão usando o Nanovea Mechanical Tester's Nano Module. Os testes foram realizados com cargas muito baixas (1mm). Os testes de compressão em nano-escala com o Nano Module demonstraram a capacidade do módulo de testar amostras muito macias e flexíveis. Testes adicionais para este estudo poderiam abordar como a carga cíclica repetida afeta o aspecto de recuperação elástica das amostras tipo mola através da opção de carregamento múltiplo do Nanovea Mechanical Tester.
Para maiores informações sobre este método de teste, não hesite em nos contatar no endereço info@nanovea.com e para notas de aplicação adicionais, por favor, navegue em nossa extensa biblioteca digital de Notas de Aplicação.
Referências
[1] "Introdução e Áreas de Aplicação para MEMS". EEHerald, 1 Mar. 2017, www.eeherald.com/section/design-guide/mems_application_introduction.html.
[2] Louizos, Louizos-Alexandros; Athanasopoulos, Panagiotis G.; Varty, Kevin (2012). "Microeletrromecânica e Nanotecnologia". Uma Plataforma para a Próxima Era Tecnológica do Stent". Vasc Endovascular Surg.46 (8): 605–609. doi:10.1177/1538574412462637. PMID 23047818.
[3] Hajati, Arman; Sang-Gook Kim (2011). "Colheita de energia piezoelétrica de largura de banda ultra-larga". Cartas Físicas Aplicadas. 99 (8): 083105. doi:10.1063/1.3629551.
[4] Fu, Haoran, et al. "Mesoestruturas 3D morfológicas e dispositivos microeletrônicos por meio de uma bucha multi-eletrônica". Materiais naturais 17,3 (2018): 268.
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Avaliando pastilhas de freio com Tribologia
Importância de avaliar o desempenho do Break Pad
As pastilhas de freio são compostas, um material composto de múltiplos ingredientes, que deve ser capaz de satisfazer um grande número de requisitos de segurança. As pastilhas de freio ideais têm alto coeficiente de atrito (COF), baixa taxa de desgaste, ruído mínimo, e permanecem confiáveis sob ambientes variados. Para garantir a qualidade das pastilhas de freio capazes de satisfazer suas exigências, os testes tribológicos podem ser usados para identificar especificações críticas.
A importância da confiabilidade das pastilhas de freio é muito alta; a segurança dos passageiros nunca deve ser negligenciada. Portanto, é fundamental replicar as condições de operação e identificar possíveis pontos de falha.
Com a Nanovea Tribômetro, uma carga constante é aplicada entre um pino, uma esfera ou um material plano e um contra-material em constante movimento. O atrito entre os dois materiais é coletado com uma célula de carga rígida, permitindo a coleta de propriedades do material em diferentes cargas e velocidades e testado em ambientes de alta temperatura, corrosivos ou líquidos.
Objetivo da medição
Neste estudo, o coeficiente de atrito das pastilhas de freio foi estudado sob um ambiente de temperatura continuamente crescente desde a temperatura ambiente até 700°C. A temperatura ambiente foi aumentada in-situ até que uma falha notável das pastilhas de freio fosse observada. Um termopar foi fixado na parte de trás do pino para medir a temperatura perto da interface deslizante.
Procedimento e procedimentos de teste
Resultados e Discussão
Este estudo se concentra principalmente na temperatura na qual as pastilhas de freio começam a falhar. O COF obtido não representa valores reais; o material dos pinos não é o mesmo que os rotores de freio. Deve-se notar também que os dados de temperatura coletados são a temperatura do pino e não a temperatura da interface deslizante.
No início do teste (temperatura ambiente), o COF entre o pino SS440C e a pastilha de freio deu um valor consistente de aproximadamente 0,2. Conforme a temperatura aumentava, o COF aumentava constantemente e atingia um valor máximo de 0,26 perto de 350°C. Depois de 390°C, o COF rapidamente começa a diminuir. O COF começou a aumentar de volta para 0,2 a 450°C, mas começou a diminuir para um valor de 0,05 pouco depois.
A temperatura na qual as pastilhas de freio falharam consistentemente é identificada a temperaturas acima de 500°C. Passada esta temperatura, o COF não foi mais capaz de reter o COF inicial de 0,2.
Conclusão
As pastilhas de freio têm mostrado falhas consistentes a uma temperatura acima de 500°C. Seu COF de 0,2 aumenta lentamente até um valor de 0,26 antes de cair para 0,05 no final do teste (580°C). A diferença entre 0,05 e 0,2 é um fator de 4. Isto significa que a força normal a 580°C deve ser quatro vezes maior do que à temperatura ambiente para atingir a mesma força de parada!
Embora não incluído neste estudo, o Nanovea Tribometer também é capaz de realizar testes para observar outra propriedade importante das pastilhas de freio: a taxa de desgaste. Utilizando nossos profilômetros 3D sem contato, o volume da pista de desgaste pode ser obtido para calcular com que rapidez as amostras de desgaste. Os testes de desgaste podem ser conduzidos com o Nanovea Tribometer sob diferentes condições e ambientes de teste para melhor simular as condições de operação.
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Análise de Qualidade em Metais Usinados por Descarga Elétrica
A usinagem por descarga elétrica, ou EDM, é um processo de fabricação que remove o material via
descargas [1]. Este processo de usinagem é geralmente usado com metais condutores que seriam difíceis
para usinar com métodos convencionais.
Como em todos os processos de usinagem, a precisão e a exatidão devem ser altas para atender a
níveis de tolerância. Nesta nota de aplicação, a qualidade dos metais usinados será avaliada com um
Nanovea Perfilômetro 3D sem contato.
Análise Viscoelástica de Borracha
Análise Viscoelástica de Borracha
Saiba mais
Os pneus são submetidos a deformações altas cíclicas quando os veículos estão circulando na estrada. Quando expostos às duras condições da estrada, a vida útil dos pneus é prejudicada por muitos fatores, tais como o desgaste da rosca, o calor gerado pelo atrito, o envelhecimento da borracha, e outros.
Como resultado, os pneus geralmente têm estruturas de camadas compostas feitas de borracha com carbono, cordas de nylon, fios de aço, etc. Em particular, a composição da borracha em diferentes áreas dos sistemas de pneus é otimizada para fornecer diferentes propriedades funcionais, incluindo, mas não se limitando a rosca resistente ao desgaste, camada de borracha amortecedora e camada base de borracha dura.
Um teste confiável e repetível do comportamento viscoelástico da borracha é fundamental no controle de qualidade e na pesquisa e desenvolvimento de pneus novos, bem como na avaliação da vida útil de pneus antigos. Análise Mecânica Dinâmica (DMA) durante Nanoindentação é uma técnica de caracterização da viscoelasticidade. Quando a tensão oscilatória controlada é aplicada, a deformação resultante é medida, permitindo aos usuários determinar o módulo complexo dos materiais testados.
Um olhar melhor sobre o papel
O papel tem desempenhado um grande papel na distribuição de informações desde sua invenção no século II [1]. O papel consiste em fibras entrelaçadas, normalmente obtidas de árvores, que foram secadas em folhas finas. Como meio de armazenamento de informações, o papel tem permitido a disseminação de idéias, arte e história por longas distâncias e através do tempo de passagem.
Hoje, o papel é comumente usado para moedas, livros, produtos de higiene pessoal, embalagens e muito mais. O papel é processado de diferentes maneiras para obter propriedades adequadas à sua aplicação. Por exemplo, o papel brilhante e visualmente atraente de uma revista é diferente do papel áspero para aquarela prensado a frio. O método no qual o papel é produzido afetará as propriedades da superfície do papel. Isto influencia como a tinta (ou outro meio) irá assentar e aparecer no papel. Para inspecionar como diferentes processos de papel afetam as propriedades da superfície, a Nanovea inspecionou a rugosidade e a textura de vários tipos de papel conduzindo uma varredura de grande área com nosso Perfilômetro 3D sem contato.
Clique para saber mais sobre o Rugosidade da superfície do papel!
Um Olhar MELHOR sobre Lentes de Policarbonato
Um Olhar MELHOR sobre Lentes de Policarbonato
Saiba mais
As lentes de policarbonato são comumente usadas em muitas aplicações ópticas. Sua alta resistência ao impacto, baixo peso e custo baixo de produção de alto volume as torna mais práticas do que o vidro tradicional em várias aplicações [1].
Algumas dessas aplicações exigem critérios de segurança (por exemplo, óculos de proteção), complexidade (por exemplo, lentes Fresnel) ou durabilidade (por exemplo, lentes de semáforo) que são difíceis de atender sem o uso de plásticos. Sua capacidade de atender a muitos requisitos de forma barata, mantendo qualidades óticas suficientes, faz com que as lentes plásticas se destaquem em seu campo. As lentes de policarbonato também têm limitações. A principal preocupação dos consumidores é a facilidade com que eles podem ser arranhados. Para compensar isto, processos extras podem ser realizados para aplicar um revestimento anti-riscos.
A Nanovea analisa algumas propriedades importantes das lentes de plástico utilizando nossos três instrumentos de metrologia: Profilômetro, Tribômetroe Testador Mecânico.
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Teste de arranhões em filme fino multicamadas
Revestimentos amplamente utilizados em várias indústrias para preservar as camadas subjacentes, para criar dispositivos eletrônicos ou para melhorar as propriedades de superfície dos materiais. Devido a seus numerosos usos, os revestimentos são amplamente estudados, mas suas propriedades mecânicas podem ser difíceis de entender. A falha dos revestimentos pode ocorrer na faixa de micro/nanômetros da interação superfície-atmosfera, falha coesiva e má aderência do substrato à superfície. Um método consistente para testar falhas em revestimentos é o teste de arranhões. Aplicando uma carga progressivamente crescente, é possível comparar quantitativamente as falhas de coesivo (por exemplo, rachaduras) e adesivo (por exemplo, delaminação) dos revestimentos.
