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AR 类别。轮廓测量测试
聚合物的摩擦学
简介
聚合物已被广泛用于各种应用中，并已成为日常生活中不可缺少的一部分。天然聚合物，如琥珀、丝绸和天然橡胶，在人类历史上发挥了重要作用。合成聚合物的制造过程可以被优化，以获得独特的物理特性，如韧性、粘弹性、自润滑和许多其他特性。
聚合物的磨损和摩擦的重要性
聚合物通常用于摩擦学应用，如轮胎、轴承和传送带。
不同的磨损机制取决于聚合物的机械性能、接触条件以及磨损过程中形成的碎片或转移膜的性能。为了确保聚合物在使用条件下具有足够的耐磨性，可靠和可量化的摩擦学评价是必要的。摩擦学评估使我们能够以受控和监测的方式定量比较不同聚合物的磨损行为，从而为目标应用选择候选材料。
Nanovea摩擦仪使用符合ISO和ASTM标准的旋转和线性模式提供可重复的磨损和摩擦测试，在一个预集成的系统中可以选择高温磨损和润滑模块。这种无可比拟的范围使用户可以模拟聚合物的不同工作环境，包括集中应力、磨损和高温等。
测量目标
在这项研究中，我们展示了 Nanovea 摩擦仪 是一种理想的工具，用于以良好控制和定量的方式比较不同聚合物的摩擦和耐磨性。
测试程序
通过 Nanovea Tribometer 评估不同常见聚合物的摩擦系数 (COF) 和耐磨性。 Al2O3 球用作计数器材料（销钉，静态样品）。聚合物（动态旋转样品）上的磨损轨迹是使用 非接触式 3D 轮廓仪 测试结束后进行光学显微镜观察。应该注意的是，作为一种选择，非接触式内窥镜传感器可用于测量磨损测试期间销刺入动态样本的深度。测试参数总结于表1中。磨损率K使用公式K=Vl(Fxs)来评估，其中V是磨损体积，F是法向载荷，s是滑动距离。
请注意，本研究中使用了Al2O3球作为反面材料。任何固体材料都可以被替代，以更紧密地模拟两个试样在实际应用条件下的性能。
结果和讨论
磨损率是决定材料使用寿命的一个重要因素，而摩擦力在摩擦学应用中起着关键作用。图2比较了不同聚合物与Al2O3球在磨损测试中的COF的演变。COF的作用是指示何时发生故障，磨损过程进入一个新的阶段。在测试的聚合物中，HDPE在整个磨损测试中保持最低的恒定COF，约为0.15。平稳的COF意味着形成了一个稳定的三面接触。
图3和图4比较了测试后的聚合物样品的磨损轨迹，由光学显微镜测量。原位非接触式三维轮廓仪精确地确定了聚合物样品的磨损量，使得准确计算出的磨损率分别为0.0029、0.0020和0.0032m3/N m。相比之下，CPVC样品显示出最高的磨损率为0.1121m3/N m。在CPVC的磨损轨迹中，存在着深深的平行磨损疤痕。
结论
聚合物的耐磨性对其服务性能起着至关重要的作用。在这项研究中，我们展示了Nanovea摩擦仪评估了不同聚合物的摩擦系数和磨损率。
严格控制和定量的方式。在测试的聚合物中，高密度聚乙烯显示出最低的COF（约0.15）。高密度聚乙烯、尼龙66和聚丙烯样品拥有低磨损率，分别为0.0029、0.0020和0.0032 m3/N m。低摩擦和高耐磨性的结合使HDPE成为聚合物摩擦学应用的良好候选者。
原位非接触式三维轮廓仪能够实现精确的磨损量测量，并提供了分析磨损痕迹的详细形态的工具，为了解磨损机制的基本情况提供了更多的见解。
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用三维轮廓仪测量蜂窝板的表面光洁度
简介
蜂窝板表面的粗糙度、孔隙率和纹理对最终的面板设计来说是至关重要的量化。这些表面质量可以直接关系到面板表面的美学和功能特性。更好地了解表面纹理和孔隙度有助于优化面板的表面加工和可制造性。需要对蜂窝板进行定量、精确和可靠的表面测量，以控制应用和涂装要求的表面参数。Nanovea 3D非接触式传感器利用独特的色度共聚焦技术，能够精确测量这些面板表面。
测量目标
在本研究中，使用配备高速线路传感器的 Nanovea HS2000 平台来测量和比较两种具有不同表面光洁度的蜂窝板。我们展示 Nanovea 非接触式轮廓仪能够提供快速、精确的 3D 轮廓测量以及表面光洁度的全面深入分析。
结果和讨论
两个具有不同表面处理的蜂窝板样品，即样品1和样品2的表面被测量。图3和图4分别显示了样品1和样品2表面的假彩色和三维视图。粗糙度和平整度值由高级分析软件计算，并在表1中进行了比较。与样品1相比，样品2表现出更多的多孔性表面。因此，样品2拥有较高的粗糙度Sa，为14.7微米，而样品1的Sa值为4.27微米。
蜂窝板表面的二维剖面图在图5中进行了比较，让用户对样品表面不同位置的高度变化有一个直观的比较。我们可以观察到，样品1在最高峰和最低谷位置之间的高度变化为~25微米。另一方面，样品2在整个二维剖面上显示了几个深层孔隙。先进的分析软件有能力自动定位和测量六个相对较深的孔隙的深度，如图4.b样品2的表格中所示。六个孔隙中最深的孔隙拥有近90微米的最大深度（步骤4）。
为了进一步研究样品2的孔隙大小和分布，进行了孔隙率评估，并在下一节中讨论。图5中显示了切片视图，表2中总结了结果。我们可以观察到，在图5中用蓝色标记的孔隙在样品表面有一个相对均匀的分布。孔隙的投影面积占整个样品表面的18.9%。每平方毫米的总孔隙的体积是~0.06毫米³。孔隙的平均深度为42.2µm，最大深度为108.1µm。
结论
在这个应用中，我们已经展示了Nanovea HS2000平台配备的高速线传感器是一个理想的工具，可以快速和准确地分析和比较蜂窝板样品的表面光洁度。高分辨率的轮廓测量扫描与先进的分析软件相搭配，可以对蜂窝板样品的表面光洁度进行全面和定量的评估。
这里显示的数据只代表了分析软件中的一小部分计算结果。Nanovea轮廓仪几乎可以测量任何表面，在半导体、微电子、太阳能、光纤、汽车、航空航天、冶金、加工、涂层、制药、生物医学、环境和许多其他行业有广泛的应用。
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利用划痕测试了解涂层故障
介绍。
材料的表面工程在各种功能应用中起着重要作用，从装饰性的外观到保护基体免受磨损、腐蚀和其他形式的攻击。决定涂层质量和使用寿命的一个重要和压倒一切的因素是其内聚力和粘合力。
高速扫描/非接触式轮廓测量法
介绍。
快速、简单的表面测量设置可节省时间、精力，对于质量控制、研发和生产设施至关重要。纳诺维亚酒店 非接触式轮廓仪 能够执行 3D 和 2D 表面扫描，以测量任何表面上的纳米到宏观尺度的特征，提供广泛的可用性。
太阳能电池的表面粗糙度和特征
太阳能电池板测试的重要性
最大化太阳能电池的能量吸收是这项技术作为可再生资源生存下来的关键。多层涂层和玻璃保护允许光的吸收、透过和反射，这是光伏电池工作所必需的。考虑到大多数消费太阳能电池的效率为15-18%，优化它们的能量输出是一场持续的战斗。
研究表明，表面粗糙度在光反射中起着关键作用。最初的玻璃层必须尽可能光滑，以减少光的反射，但随后的玻璃层并不遵循这一准则。每一层镀膜与另一层镀膜的界面都必须有一定程度的粗糙度，以增加各自损耗区内光散射的可能性，并增加电池对光的吸收1。优化这些区域的表面粗糙度可以使太阳能电池达到最佳运行状态，使用Nanovea HS2000高速传感器可以快速准确地测量表面粗糙度。
测量目标
在本研究中，我们将展示Nanovea的能力。 轮廓仪 HS2000高速传感器通过测量光伏电池的表面粗糙度和几何特征。本次演示将测量无玻璃保护的单晶硅太阳能电池，但该方法可用于其他各种应用。
测试过程和程序
以下测试参数被用来测量太阳能电池的表面。
结果和讨论
下面描述的是太阳能电池的二维伪彩色视图和其各自的高度参数的表面的面积提取。一个高斯滤波器应用于两个表面和一个更积极的指标被用来压平提取区域。这排除了大于截止指数的形状(或波纹)，留下了代表太阳能电池粗糙度的特征。
垂直于网格线方向的剖面图被拍摄下来，以测量其几何特征，如下图所示。可以测量太阳能电池上任何特定位置的网格线宽度、阶梯高度和间距。
总结
在这项研究中，我们能够展示Nanovea HS2000线传感器测量单晶光伏电池表面粗糙度和特征的能力。Nanovea HS2000线传感器具有自动精确测量多个样品和设置通过不合格限制的能力，是质量控制检查的完美选择。
参考资料
1 肖尔茨, 卢博米尔.Ladanyi, Libor.Mullerova, Jarmila."表面粗糙度对多层太阳能电池光学特性的影响" 《电气和电子工程进展》，第12卷，第6期，2014，第631-638页。
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牛仔布的磨损
简介
织物的形式和功能是由其质量和耐久性决定的。织物的日常使用会造成材料的磨损，如起球、起毛和变色。用于服装的面料质量不合格，往往会导致消费者的不满和品牌受损。
试图对织物的机械性能进行量化可能会带来许多挑战。纱线结构，甚至生产工厂都可能导致测试结果的可重复性差。使得不同实验室的测试结果难以比较。测量织物的磨损性能对纺织品生产链中的制造商、分销商和零售商至关重要。一个控制良好、可重复的耐磨性测量对于确保织物的可靠质量控制至关重要。
旋转和线性往复磨损(使用Nanovea摩擦计的综合研究)
磨损是由于相对表面的机械作用而导致表面上的材料去除和变形的过程。它受到多种因素的影响，包括单向滑动、滚动、速度、温度等。磨损、摩擦学的研究跨越许多学科，从物理和化学到机械工程和材料科学。磨损的复杂性质需要对特定的磨损机制或过程进行单独的研究，例如粘着磨损、磨料磨损、表面疲劳、微动磨损和冲蚀磨损。然而，“工业磨损”通常涉及协同发生的多种磨损机制。
线性往复和旋转（销盘上）磨损测试是两种广泛使用的符合 ASTM 标准的装置，用于测量材料的滑动磨损行为。由于任何磨损测试方法的磨损率值通常用于预测材料组合的相对排名，因此确认使用不同测试设置测量的磨损率的可重复性极其重要。这使用户能够仔细考虑文献中报告的磨损率值，这对于理解材料的摩擦学特性至关重要。
牡蛎壳的高速表征
由于样品的制备、尺寸、棱角和曲率等原因，具有复杂几何形状的大样本很难处理。在本研究中，将扫描牡蛎壳，以演示Nanovea HS2000线传感器扫描具有复杂几何结构的大型生物样本的能力。虽然本研究使用的是生物样本，但同样的概念也可以应用于其他样本。
木地板的表面处理检查
剖析木材表面处理的重要性
在各个行业中，木材表面处理的目的是保护木材表面免受各种类型的损害，如化学、机械或生物损害，和/或提供一种特定的视觉美感。对于制造商和买家来说，量化他们的木材饰面的表面特征对于木材的质量控制或优化饰面工艺至关重要。在这个应用中，我们将探索使用Nanovea 3D非接触式轮廓仪可以量化的各种表面特征。
量化木质表面存在的粗糙度和纹理的数量可以说是至关重要的，以确保它能满足其应用的要求。根据可量化的、可重复的和可靠的表面检测方法来完善精加工过程或检查木质表面的质量，将使制造商能够创造出可控的表面处理，并使买方能够检查和选择木质材料以满足其需求。
测量目标
在本研究中，高速 Nanovea HS2000 轮廓仪 使用配备非接触式轮廓线传感器来测量和比较三种地板样品的表面光洁度：古董桦木硬木、求爱灰橡木和桑托斯桃花心木地板。我们展示了 Nanovea 非接触式轮廓仪在测量三种类型的表面区域以及对扫描进行全面深入分析时提供速度和精度的能力。
测试过程和程序
结果和讨论
样品描述。Courtship Grey Oak和Santos Mahogany地板是强化地板类型。Courtship Grey Oak是一种低光泽、有纹理的石板灰样品，经过EIR处理。桑托斯桃花心木是一种高光泽度、深酒红色的样品，已经过预饰面。仿古桦木硬木有一个7层的氧化铝饰面，提供日常的磨损保护。
仿古桦木硬木
求爱的灰橡树
桑托斯桃花心木
讨论
所有样品的Sa值之间有明显的区别。最光滑的是仿古桦木硬木，Sa值为1.716微米，其次是桑托斯桃花心木，Sa值为2.388微米，而明显增加的是求爱灰橡，Sa值为11.17微米。P值和R值也是常见的粗糙度值，可用于评估沿表面特定轮廓的粗糙度。Courtship灰橡树拥有粗糙的纹理，沿着木材的细胞和纤维方向充满了裂纹般的特征。由于它的表面有纹理，所以对勇气灰橡树样品进行了额外的分析。在军舰灰橡树样品上，使用切片来分离和计算裂纹的深度和体积，并将其与较平坦的均匀表面分开。
总结
在这个应用中，我们已经展示了Nanovea HS2000高速轮廓仪如何被用来有效和高效地检测木材样品的表面光洁度。事实证明，表面光洁度的测量对于硬木地板的制造商和消费者来说都是非常重要的，因为他们可以了解如何改进制造工艺或选择对特定应用表现最佳的适当产品。
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用Nanovea摩擦仪进行木材磨损测试
比较木器漆的磨损和COF的重要性
数千年来，木材一直被用作房屋、家具和地板的建筑材料。它兼具自然美和耐用性，使其成为地板的理想选择。与地毯不同，硬木地板可以长时间保持其颜色，并且易于清洁和维护，但是，作为一种天然材料，大多数木地板都需要进行表面处理，以保护木材免受各种损坏，例如磨损和损坏。随着时间的推移而碎裂。在这项研究中，Nanovea 摩擦仪 用于测量磨损率和摩擦系数 (COF)，以更好地了解三种木饰面的比较性能。
用于地板的木种的使用行为通常与它的耐磨性有关。不同种类的木材的单个细胞和纤维结构的变化导致了它们不同的机械和摩擦学行为。对作为地板材料的木材进行实际服务测试是很昂贵的，很难复制，而且需要很长的测试时间。因此，开发一种能够产生可靠的、可重复的、直接的简单磨损测试变得很有价值。
测量目标
在这项研究中，我们模拟并比较了三种木材的磨损行为，以展示Nanovea摩擦仪在受控和监测的情况下评估木材的摩擦学特性的能力。
讨论
样品描述。仿古桦木硬木有一个7层的氧化铝表面，提供日常的磨损和保护。Courtship Grey Oak和Santos Mahogany都是强化地板的类型，在表面处理和光泽度上有所不同。Courtship Grey Oak是石板灰的颜色，EIR表面处理，光泽度低。另一方面，桑托斯桃花心木是一种深酒红色，预处理，高光泽度，使表面划痕和缺陷更容易被隐藏。
三种木地板样品在磨损测试中的COF演变情况见图1。仿古桦木硬木、求爱灰橡和桑托斯桃花心木样品都显示出不同的COF行为。
从上图中可以看出，Antique Birch Hardwood是唯一在整个测试过程中表现出稳定的COF的样品。求爱灰橡树的COF急剧增加，然后逐渐减少，这可能表明样品的表面粗糙度在很大程度上促成了它的COF行为。随着样品的磨损，表面粗糙度下降，变得更加均匀，这解释了COF的下降，因为样品表面因机械磨损而变得更加光滑。桑托斯桃花心木的COF在测试开始时显示出平滑的逐渐增加的COF，然后突然过渡到一个不稳定的COF趋势。这可能表明，一旦层压板涂层开始磨损，钢球（反面材料）就会与木质基材接触，从而以更快的速度和湍流的方式磨损，在测试结束时产生更嘈杂的COF行为。
仿古桦木硬木。
求爱的灰橡树。
桑托斯桃花心木
表2总结了所有木地板样品在进行磨损测试后的磨损轨迹扫描和分析结果。每个样品的详细信息和图片可以在图2-7中看到。根据所有三个样品之间的磨损率比较，我们可以推断出桑托斯桃花心木被证明比其他两个样品的机械磨损弹性要差。仿古桦木硬木和求爱灰橡有非常相似的磨损率，尽管它们在测试期间的磨损行为有很大的不同。古董桦木硬木有一个渐进的、更均匀的磨损趋势，而宫廷灰橡树由于预先存在的表面纹理和表面处理，显示出一个浅的、有坑的磨损轨迹。
总结
在这项研究中，我们展示了Nanovea的摩擦仪在评估三种木材的摩擦系数和耐磨性方面的能力，即古桦木硬木、求爱灰橡树和桑托斯桃花心木在受控和监测的方式下。古代桦木硬木的卓越机械性能导致其更好的耐磨性。木材表面的纹理和均匀性对磨损行为起着重要作用。求爱灰橡树的表面纹理，如木材细胞纤维之间的缝隙或裂缝，可能成为磨损开始和传播的薄弱点。
