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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 [email protected] 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
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.
Clique para ler mais!
Nanovea 2018 Rebranding Visite-nos na MRS Boston
Visite Nanovea @ MRS BostonA Nanovea terá orgulhosamente cada linha de instrumentos em exposição! Incluindo o Testador Mecânico PB1000 completamente redesenhado e o Profilômetro PS50 e o Tribômetro T50 com a marca rebranded. Junto com a nova marca, todos os instrumentos receberam nova encenação para maior precisão e amortecimento acústico. Fique atento, a Nanovea tem vários outros avanços técnicos que mudam o jogo em breve! Para maiores informações, por favor Contato Nanovea.
Nanoindentação Cíclica Medição de tensão-deformação
Nanoindentação Cíclica Medição de tensão-deformação
Saiba mais
A importância da nanoindentação
Medições contínuas de rigidez (CSM) obtidas por nanoindentação revela a relação entre tensão e deformação dos materiais com métodos minimamente invasivos. Ao contrário dos métodos tradicionais de teste de tração, a nanoindentação fornece dados de tensão-deformação em nanoescala sem a necessidade de um instrumento grande. A curva de tensão-deformação fornece informações cruciais sobre o limite entre o comportamento elástico e plástico à medida que a amostra é submetida a cargas crescentes. O CSM oferece a capacidade de determinar a tensão de escoamento de um material sem equipamentos perigosos.
A nanoindentação fornece um método confiável e fácil de usar para investigar rapidamente os dados de tensão-deformação. Além disso, medir o comportamento tensão-deformação na nanoescala torna possível estudar propriedades importantes em revestimentos pequenos e partículas em materiais à medida que estes se tornam mais avançados. A nanoindentação fornece informações sobre limite elástico e resistência ao escoamento, além de dureza, módulo elástico, fluência, resistência à fratura, etc., tornando-o um instrumento de metrologia versátil.
Os dados de tensão-deformação fornecidos pela nanoindentação neste estudo identificam o limite elástico do material enquanto que apenas 1,2 microns vão para a superfície. Utilizamos o CSM para determinar como as propriedades mecânicas dos materiais se desenvolvem à medida que um indentro viaja mais profundamente para dentro da superfície. Isto é especialmente útil em aplicações de filmes finos onde as propriedades podem ser dependentes da profundidade. A nanoindentação é um método minimamente invasivo de confirmação das propriedades do material em amostras de teste.
O teste CSM é útil na medição das propriedades do material em relação à profundidade. Os testes cíclicos podem ser realizados com cargas constantes para determinar propriedades mais complexas do material. Isto pode ser útil para estudar a fadiga ou eliminar o efeito da porosidade para obter um verdadeiro módulo elástico.
Objetivo da medição
Nesta aplicação, o testador mecânico Nanovea utiliza o CSM para estudar dados de dureza e módulo elástico versus profundidade e tensão-deformação em uma amostra padrão de aço. O aço foi escolhido por suas características comumente reconhecidas para exibir o controle e a precisão dos dados de tensão-deformação em nanoescala. Uma ponta esférica com um raio de 5 mícrons foi utilizada para alcançar tensões suficientemente altas além do limite elástico para o aço.
Condições e procedimentos de teste
Foram utilizados os seguintes parâmetros de recuo:
Resultados:
O aumento da carga durante as oscilações proporciona a seguinte profundidade em relação à curva de carga. Mais de 100 oscilações foram conduzidas durante a carga para encontrar os dados de tensão-deformação à medida que o indentro penetra no material.
Determinamos o estresse e a tensão a partir das informações obtidas em cada ciclo. A carga e profundidade máximas em cada ciclo nos permite calcular a tensão máxima aplicada em cada ciclo ao material. A deformação é calculada a partir da profundidade residual em cada ciclo, a partir da descarga parcial. Isto nos permite calcular o raio da impressão residual dividindo o raio da ponta para dar o fator de deformação. O traçado de tensão versus deformação para o material mostra as zonas elásticas e plásticas com a tensão limite elástica correspondente. Nossos testes determinaram a transição entre as zonas elástica e plástica do material a ser cerca de 0,076 tensão com um limite elástico de 1,45 GPa.
Cada ciclo atua como um único travessão para que, à medida que aumentamos a carga, realizamos testes em várias profundidades controladas no aço. Assim, a dureza e o módulo elástico versus profundidade podem ser traçados diretamente a partir dos dados obtidos para cada ciclo.
À medida que o indentro viaja no material, vemos a dureza aumentar e o módulo de elasticidade diminuir.
Conclusão
Mostramos que o testador mecânico Nanovea fornece dados de tensão-deformação confiáveis. A utilização de uma ponta esférica com indentação CSM permite a medição da propriedade material sob maior tensão. A carga e o raio de indentação podem ser alterados para testar vários materiais a profundidades controladas. Os testadores mecânicos Nanovea fornecem estes testes de indentação da faixa sub mN até 400N.
5 AXIS Medição Cromática Confocal
A Nanovea forneceu, a pedido, um sistema de medição de 5 eixos combinado com um sensor cromático de linha confocal para CQ rápido de peças especializadas. Veja abaixo Vídeo. Para saber mais sobre os Nanovea's Profilometers Saiba mais
Nanovea Ásia Visita 2016
A Nanovea acaba de concluir uma bem sucedida turnê de seminários pelo Japão e está agora se reunindo em toda a China. Gostaríamos de agradecer a nossos distribuidores e clientes existentes/potenciais por seu tempo e hospitalidade.
