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AR Categoria: Indentação | Dureza e Elástico
Caracterização Nano Mecânica das Constantes de Mola
A capacidade de uma mola para armazenar energia mecânica tem um longo histórico de uso. Desde arcos para a caça até fechaduras para portas, a tecnologia da mola já existe há muitos séculos. Hoje em dia, dependemos de molas, seja de colchões, canetas ou suspensões automotivas, pois elas desempenham um papel vital em nossa vida diária. Com uma grande variedade de usos e designs, a capacidade de quantificar suas propriedades mecânicas é necessária.
Ferramenta de seleção de mapas mecânicos de visão ampla
Todos nós já ouvimos o termo, tempo é dinheiro. É por isso que muitas empresas buscam constantemente métodos de agilizar e melhorar vários processos, isso economiza tempo. Quando se trata de testes de indentação, velocidade, eficiência e precisão podem ser integrados em um processo de controle de qualidade ou P&D ao utilizar um de nossos Nanovea Mechanical Testers. Nesta nota de aplicação, mostraremos uma maneira fácil de economizar tempo com nossos equipamentos Nanovea Mechanical Tester e o software Broad View Map and Selection Tool.
Clique para ler a nota de aplicação completa!
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).
Leia sobre a Transição Precisa de Vidro Localizado!
Medição de Relaxamento de Tensão usando Nanoindentação
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AGORA, VAMOS FALAR SOBRE SUA APLICAÇÃO
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.
AGORA, VAMOS FALAR SOBRE SUA APLICAÇÃO
Propriedades mecânicas dos revestimentos de pastilhas de carboneto de silício
A compreensão das propriedades mecânicas dos revestimentos de wafer de carboneto de silício é fundamental. O processo de fabricação de dispositivos microeletrônicos pode ter mais de 300 etapas de processamento diferentes e pode levar de seis a oito semanas. Durante este processo, o substrato do wafer deve ser capaz de suportar as condições extremas de fabricação, uma vez que uma falha em qualquer etapa resultaria na perda de tempo e dinheiro. Os testes de durezaA resistência à aderência/risco e a taxa de COF/desgaste do wafer devem atender a certos requisitos para sobreviver às condições impostas durante o processo de fabricação e aplicação para assegurar que uma falha não ocorrerá.
Propriedades mecânicas dos revestimentos de pastilhas de carboneto de silício
Nanoindentação de umidade controlada de filmes de polímero
As propriedades mecânicas do polímero são modificadas à medida que a umidade ambiental se eleva. Os efeitos transitórios da umidade, também conhecidos como efeitos mecano-sorptivos, surgem à medida que o polímero absorve um alto teor de umidade e experimenta um comportamento de deslizamento acelerado. A maior adesão à fluência é resultado de efeitos combinados complexos, tais como maior mobilidade molecular, envelhecimento físico induzido por sorção e gradientes de estresse induzidos por sorção.
Portanto, é necessário um teste confiável e quantitativo (Nanoindentação de umidade) da influência induzida pela sorção no comportamento mecânico de materiais poliméricos em diferentes níveis de umidade. O módulo Nano do Nanovea Mechanical Tester aplica a carga por um piezo de alta precisão e mede diretamente a evolução da força e do deslocamento. A umidade uniforme é criada ao redor da ponta de indentação e da superfície da amostra por um invólucro de isolamento, o que garante a precisão da medição e minimiza a influência do desvio causado pelo gradiente de umidade.
Propriedades Mecânicas e Tribológicas da Fibra de Carbono
Combinado com o teste de desgaste por Tribômetro e análise de superfície por Profilômetro 3D Óptico, nós
mostram a versatilidade e a precisão dos instrumentos Nanovea no teste de materiais compostos
com propriedades mecânicas direcionais.
Avaliação Biomecânica da Dureza do Tecido
A capacidade de medir com precisão propriedades mecânicas nas áreas de Ciências da Vida tornou-se recentemente um aspecto importante de muitos estudos atuais. Em alguns casos, a compreensão das propriedades mecânicas de superfícies biológicas macias ajudou a descobrir os efeitos mecânicos das doenças. A compreensão das propriedades mecânicas fornece um contexto para identificar o comportamento mecânico local ligado a mudanças específicas. Também é fundamental no desenvolvimento de biomateriais artificiais. Nesta aplicação, o Nanovea Testador Mecânico, em Nanoindentação é usado para estudar a dureza biomecânica e o módulo elástico de 3 áreas separadas de prosciutto (gordura, carne clara e carne escura).
Avaliação da dureza dos dentes utilizando a nanoindentação
Nesta aplicação, a Nanovea Testador Mecânico, em Nanoindentação é usado para estudar a dureza e o módulo elástico da dentina, cárie e polpa de um dente. O aspecto mais crítico com os testes de Nanoidentação é a fixação da amostra, aqui pegamos um dente fatiado e montado em epóxi, deixando as três áreas de interesse expostas para testes.
Teste de curva de 3 pontos usando microindentação
Nesta aplicação, a Nanovea Testador Mecânico, em Microindentação é usado para medir a resistência à flexão (usando 3 Point Bend) de várias amostras de haste (massa) para mostrar uma gama de dados. Foram escolhidos 2 diâmetros diferentes para demonstrar as características elásticas e quebradiças. Usando um indentro de ponta plana para aplicar uma carga pontual, determinamos a rigidez (Módulo Young) e identificamos as cargas críticas nas quais a amostra irá se fraturar.
