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.

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.