丙烯酸聚氨酯漆是一种快干保护涂料，广泛用于各种工业应用，如地板漆、汽车漆等。当作为地坪漆使用时，它可以服务于人流和胶轮车流量大的地方，如人行道、路边和停车场。
传统上，根据ASTM D4060标准，采用Taber磨损试验来评估丙烯酸聚氨酯地坪漆的耐磨性。然而，正如标准中所提到的，"对于某些材料，由于测试过程中车轮的磨料特性发生变化，使用Taber磨料磨具进行的磨损测试可能会发生变化。“1这可能导致检测结果的可重复性差，并造成比较不同实验室报告的值的困难。此外，在Taber磨损试验中，耐磨性计算为在指定次数的磨损循环下的重量损失。而丙烯酸聚氨酯地坪漆的推荐干膜厚度为37.5 ~ 50 μm2。
Taber Abraser的侵蚀性磨蚀过程可以迅速磨穿丙烯酸聚氨酯涂层，并造成基材的质量损失，从而导致涂料重量损失计算的巨大误差。在磨蚀试验过程中，磨料颗粒植入涂料中也会造成误差。因此，一个控制良好的可量化和可靠的测量对于确保涂料的可重复性磨损评估至关重要。此外，还有 划痕测试 允许用户在实际应用中检测到过早的粘合剂/胶粘剂失效。
本研究评估了四种市售的水性丙烯酸地板涂料，它们具有相同的底漆（基底漆）和相同配方的不同面漆，为了提高耐久性，在添加剂的混合上有小的变化。这四种涂料被确定为样品A、B、C和D。
NANOVEA 摩擦计用于评估摩擦学行为，例如摩擦系数、COF 和耐磨性。将 SS440 球头（直径 6 毫米，等级 100）应用于测试涂料。 COF 是现场记录的。磨损率K的计算公式为K=V/(F×s)=A/(F×n)，其中V为磨损体积，F为法向载荷，s为滑动距离，A为磨损轨迹的横截面积，n是转数。表面粗糙度和磨损轨迹轮廓由 NANOVEA 评估 光学轮廓仪，并使用光学显微镜检查磨损轨迹形态。
常态力
20 N
速度
15米/分钟
测试时间
100、150、300和800周期
配备了罗克韦尔C金刚石触控笔(200 μm半径)的NANOVEA机械测试仪使用微刮擦测试模式对油漆样品进行渐进负载刮擦测试。使用了两种最终负载:5 N的最终负载用于研究底漆上的油漆分层，35 N的最终负载用于研究金属基材上的底漆分层。对每个样品在相同的测试条件下重复进行三次测试，以确保结果的可重复性。
整个划痕长度的全景图像被自动生成，它们的临界失效位置被系统软件与施加的载荷相关联。这一软件功能便于用户随时对划痕进行分析，而不是在划痕测试后立即在显微镜下确定临界载荷。
| 装载类型 | 渐进的 |
| 初始负载 | 0.01 mN |
| 终极装载 | 5 N / 35 N |
| 装载率 | 10 / 70 N/min |
| 划痕长度 | 3毫米 |
| 刮擦速度，dx/dt | 6.0毫米/分钟 |
| 压头的几何形状 | 120º锥体 |
| 压印材料（尖端） | 钻石 |
| 压头半径 | 200 μm |
在不同转数(100、150、300和800循环)下，对每个样品进行了四次针对盘磨损试验，以监测磨损的演变。在进行磨损测试之前，用NANOVEA 3D非接触剖面仪测量样品的表面形貌，以量化表面粗糙度。所有样品的表面粗糙度均约为1 μm，如图1所示。COF在磨损试验中原地记录，如图2所示。图4为100、150、300和800循环后的磨损轨迹演变，图3为不同样品在磨损过程不同阶段的平均磨损率。
与其他三种样品的COF值~0.07相比，样品a的COF值在开始时要高得多，为~0.15，经过300次磨损循环后，COF值逐渐增加，稳定在~0.3。如此高的COF加速了磨损过程，并产生了大量的油漆碎片，如图4所示——样品a的面漆在前100转中已经开始被去除。如图3所示，样品A在前300个循环中磨损率最高，为~5 μm2/N，由于金属基体的耐磨性较好，磨损率略微下降到~3.5 μm2/N。样品C的面漆在150次磨损后开始失效，如图4所示，图2中COF的增加也说明了这一点。
相比之下，样品B和样品D表现出增强的摩擦学性能。样品B在整个测试过程中保持较低的COF - COF从~0.05轻微增加到~0.1。这样的润滑效果大大提高了它的耐磨性-面漆在800次磨损循环后仍然对底漆提供优越的保护。样品B在800次循环时的最低平均磨损率仅为~0.77 μm2/N。样品D的面漆在375次循环后开始分层，从图2中COF的突然增加可以看出。样品D在800次循环时的平均磨损率约为1.1 μm2/N。
与传统的Taber磨损测量相比，NANOVEA摩擦仪提供了良好控制的可量化和可靠的磨损评估，确保了商业地板/汽车涂料的可重复性评估和质量控制。此外，原位COF测量的能力使用户能够将磨损过程的不同阶段与COF的演变联系起来，这对于提高对各种油漆涂层的磨损机制和摩擦学特性的基本认识至关重要。
图1: 涂料样品的三维形态和粗糙度。
图2: 在引脚磁盘测试期间，COF。
图3: 不同涂料的磨损率的演变。
图4: 钉盘试验期间磨损痕迹的演变。
图5显示了以样品A为例，法向力、摩擦力和真实深度与划痕长度的关系图。可以安装一个可选的声发射模块来提供更多信息。随着法向载荷的线性增加，压痕尖端逐渐下沉到被测样品中，这反映在真实深度的逐渐增加上。摩擦力和真实深度曲线的斜率变化可以作为涂层开始出现故障的含义之一。
图5: 法向力、摩擦力和真实深度与划痕长度的关系。 最大载荷为5N的样品A的划痕测试。
图6和图7显示了在最大载荷为5N和35N的情况下测试的所有四个油漆样品的全部划痕。样品D需要更高的负荷，即50N才能使底漆脱层。在5N的最终载荷下的划痕测试（图6）评估了面漆的内聚/粘附失效，而在35N的测试（图7）评估了底漆的分层。显微照片中的箭头表示顶层涂料或底层涂料开始从底层或基材上完全脱落的点。在这一点上的载荷，即所谓的临界载荷，Lc，是用来比较涂料的内聚力或粘合力的，如表1所总结的。
很明显，油漆样品D具有最好的界面附着力——在油漆分层处显示出最高的Lc值4.04 N，在底漆分层处显示出36.61 N。样品B显示出第二好的耐刮性。从划痕分析中，我们发现涂料配方的优化对丙烯酸地板涂料的力学性能，或更具体地说，耐划痕性和粘附性至关重要。
表1: 关键负荷的总结。
图6: 最大负荷为5N的完全划痕的显微照片。
图7: 最大负荷为35N的完全划痕的显微照片。
与传统的Taber磨蚀测量相比，NANOVEA机械测试仪和摩擦仪是商业地板和汽车涂料评估和质量控制的卓越工具。NANOVEA机械测试仪在划痕模式下可以检测涂层系统中的附着力/内聚力问题。NANOVEA摩擦仪对涂料的耐磨性和摩擦系数提供了良好控制的可量化和可重复的摩擦学分析。
基于对本研究中测试的水基丙烯酸地板涂料的综合摩擦学和机械分析，我们表明样品B拥有最低的COF和磨损率，以及第二好的耐刮擦性，而样品D表现出最好的耐刮擦性和第二好的耐磨性。这一评估使我们能够评估和选择针对不同应用环境需求的最佳候选人。
NANOVEA机械测试仪的纳米和微模块都包括ISO和ASTM兼容的压痕，划痕和磨损测试模式，提供了最广泛的测试范围，可在单个模块上进行油漆评估。NANOVEA摩擦计使用符合ISO和ASTM标准的旋转和线性模式提供精确和可重复的磨损和摩擦测试，并可在一个预先集成的系统中提供可选的高温磨损、润滑和摩擦腐蚀模块。NANOVEA无与伦比的范围是确定薄或厚、软或硬涂层、薄膜和基材的全套机械/摩擦学性能的理想解决方案，包括硬度、杨氏模量、断裂韧性、附着力、耐磨性和许多其他性能。可选NANOVEA非接触式光学剖面仪可用于划痕和磨损轨迹的高分辨率三维成像，以及其他表面测量，如粗糙度。
一般来说，硬度测试是测量材料对永久变形或塑性变形的抵抗能力。硬度测量有三种类型:划痕硬度、压痕硬度和回弹硬度。划痕硬度测试的是材料对锋利物体摩擦产生的划痕和磨损的抵抗能力。它最初是由德国矿物学家弗里德里希·莫赫在1820年发明的，至今仍被广泛用于评定矿物的物理性质2。这种测试方法也适用于金属、陶瓷、聚合物和涂层表面
在划痕硬度测量过程中，用指定几何形状的金刚石触头在恒定的法向力和恒定的速度下沿线性路径划入材料表面。测量划痕的平均宽度，并用于计算划痕硬度数(HSP)。这种技术为不同材料的硬度缩放提供了一个简单的解决方案。
NANOVEA PB1000机械测试仪对三种抛光金属（Cu110、Al6061和SS304）进行了划痕硬度测试。使用了一个顶角为120°、尖端半径为200 µm的锥形金刚石测针。每个样品以相同的测试参数进行了三次划痕，以确保结果的可重复性。测试参数总结如下。在10mN的低正常载荷下，在划痕前后进行剖面扫描。 划痕测试 来测量划痕的表面轮廓的变化。
测试参数
常态力
10 N
温度
24°C (RT)
滑动速度
20毫米/分钟
划痕长度
10毫米
气体环境
空气
三种金属（Cu110、Al6061和SS304）测试后的划痕图像显示在图1中，以便比较不同材料的划痕硬度。NANOVEA机械软件的绘图功能被用来创建三个在相同条件下测试的平行划痕的自动协议。表1中总结和比较了测量的划痕宽度和计算的划痕硬度数（HSP）。金属显示出不同的磨损轨迹宽度，Al6061、Cu110和SS304分别为174、220和89微米，从而计算出的HSP为0.84、0.52和3.2GPa。
除了根据划痕宽度计算出的划痕硬度外，在划痕硬度测试期间还现场记录了摩擦系数（COF）、真实深度和声发射的变化。这里，真实深度是指划痕测试中测针的穿透深度与预扫描中测得的表面轮廓之间的深度差。Cu110的COF、真实深度和声发射作为一个例子显示在图2中。这些信息提供了对划痕过程中发生的机械故障的洞察力，使用户能够检测机械缺陷并进一步研究被测材料的划痕行为。
划痕硬度测试可以在几分钟内完成，具有很高的精度和可重复性。与传统的压痕程序相比，本研究中的划痕硬度测试为硬度测量提供了另一种解决方案，这对于质量控制和新材料的开发非常有用。
Al6061
Cu110
SS304
图1: 测试后划痕的显微镜图像（100倍放大）。
| 刮痕宽度（μm） | HSp (GPa) | |
| Al6061 | 174±11 | 0.84 |
| Cu110 | 220±1 | 0.52 |
| SS304 | 89±5 | 3.20 |
表1: 划痕宽度和划痕硬度数的总结。
图2: 在对Cu110进行划痕硬度测试时，摩擦系数、真实深度和声发射的演变。
在这项研究中，我们展示了NANOVEA机械测试仪在进行符合ASTM G171-03标准的划痕硬度测试方面的能力。除了涂层附着力和耐刮擦性之外，恒定负载下的刮擦测试为比较材料的硬度提供了另一种简单的解决方案。与传统的划痕硬度测试机相比，NANOVEA机械测试机提供了可选模块，用于监测摩擦系数、声发射和真实深度的原地演变。
NANOVEA机械测试仪的纳米和微模块包括ISO和ASTM兼容的压痕、划痕和磨损测试模式，在单个系统中提供最广泛和最用户友好的测试范围。NANOVEA无与伦比的范围是确定薄或厚，软或硬涂层，薄膜和基材的全部机械性能的理想解决方案，包括硬度，杨氏模量，断裂韧性，附着力，耐磨性和许多其他。
高硬度、优异的耐磨性、耐腐蚀性和惰性的结合使氮化钛（TiN）成为各行业金属部件的理想保护涂层。例如，氮化钛涂层的边缘保持性和耐腐蚀性可以大幅提高工作效率，延长剃须刀、金属切割机、注塑模具和锯床等机械工具的使用寿命。它的高硬度、惰性和无毒性使TiN成为医疗设备（包括植入物和手术器械）应用的最佳选择。
保护性PVD/CVD涂层中的残余应力对涂层部件的性能和机械完整性起着关键作用。残余应力来自几个主要来源，包括生长应力、热梯度、几何约束和使用应力¹。在高温下涂层沉积过程中，涂层和基体之间产生的热膨胀不匹配导致了高热残余应力。此外，TiN涂层工具经常在非常高的集中应力下使用，例如钻头和轴承。开发一个可靠的质量控制程序来定量检测保护性功能涂层的内聚力和粘合力是至关重要的。
[1] V. Teixeira, Vacuum 64 (2002) 393-399.
NANOVEA PB1000机械测试仪被用来进行涂层 划痕测试 在三个TiN涂层上使用相同的测试参数，总结如下：
装载模式。 渐进式线性
初始负载
0.02 N
终极装载
10 N
装载率
20 N/min
划痕长度
5毫米
缩略语类型
球状体-锥形体
钻石，半径为20微米
图1显示了测试过程中穿透深度、摩擦系数（COF）和声发射的演变记录。图2显示了TiN样品上的全部微划痕。不同临界载荷下的失效行为显示在图3中，其中临界载荷Lc1被定义为划痕中出现第一条粘性裂纹的载荷，Lc2是发生反复剥落的载荷，Lc3是涂层从基体上完全去除的载荷。图4中总结了TiN涂层的临界载荷（Lc）值。
渗透深度、COF和声发射的演变提供了对不同阶段涂层失效机制的深入了解，这些阶段在本研究中由临界载荷代表。可以观察到，样品A和样品B在划痕测试中表现出类似的行为。测针逐渐深入样品，深度为~0.06毫米，在涂层划痕试验开始时，随着法向载荷的线性增加，COF逐渐增加到~0.3。当达到~3.3 N的Lc1时，出现了崩裂失效的第一个迹象。这也反映在穿透深度、COF和声发射图中的第一个大峰值。当载荷继续增加到Lc2的~3.8 N时，穿透深度、COF和声发射的进一步波动发生了。我们可以观察到在划痕的两边都存在连续的剥落故障。在Lc3，涂层在测针施加的高压下从金属基体上完全剥离，使基体暴露在外面，没有受到保护。
相比之下，样品C在涂层划痕试验的不同阶段表现出较低的临界载荷，这也反映在涂层划痕试验期间的穿透深度、摩擦系数（COF）和声发射的演变上。与样品A和样品B相比，样品C在顶部TiN涂层和金属基材之间的界面上拥有一个硬度较低、应力较高的粘附夹层。
这项研究证明了适当的基材支撑和涂层结构对涂层系统质量的重要性。更强的夹层可以在高的外部负荷和集中应力下更好地抵抗变形，从而提高涂层/基体系统的内聚力和粘合力。
图1: TiN样品的渗透深度、COF和声发射的演变。
图2: 测试后的TiN涂层的全部划痕。
图3: 不同临界载荷下的TiN涂层失效，Lc。
图4: TiN涂层的临界载荷（Lc）值摘要。
在这项研究中，我们展示了NANOVEA PB1000机械测试仪在受控和密切监测的情况下对TiN涂层的样品进行可靠和准确的划痕测试。划痕测量使用户能够快速确定典型的内聚性和粘合性涂层失效的临界负荷。我们的仪器是卓越的质量控制工具，可以定量地检查和比较涂层的内在质量和涂层/基体系统的界面完整性。具有适当夹层的涂层可以在高的外部负荷和集中应力下抵抗大的变形，并提高涂层/基体系统的内聚力和粘合力。
NANOVEA机械测试仪的纳米和微米模块都包括符合ISO和ASTM标准的压痕、划痕和磨损测试仪模式，在一个系统中提供了最广泛和最方便的测试范围。NANOVEA无与伦比的范围是确定薄或厚、软或硬的涂层、薄膜和基材的全部机械性能的理想解决方案，包括硬度、杨氏模量、断裂韧性、附着力、耐磨性和许多其他性能。
断口分析是对断裂表面特征的研究，历史上一直通过显微镜或 SEM 进行研究。根据特征的大小，选择显微镜（宏观特征）或SEM（纳米和微观特征）进行表面分析。两者最终都可以识别断裂机制类型。尽管有效，但显微镜具有明显的局限性，并且在大多数情况下，除了原子级分析之外，SEM 对于断裂表面测量来说是不切实际的，并且缺乏更广泛的使用能力。随着光学测量技术的进步，NANOVEA 3D 非接触式轮廓仪 现在被认为是首选仪器，能够通过宏观尺度 2D 和 3D 表面测量提供纳米级测量
与SEM不同，3D非接触式轮廓仪几乎可以测量任何表面和样品尺寸，只需最少的样品准备，同时提供优于SEM的垂直/水平尺寸。使用轮廓仪，从纳米到宏观范围的特征都可以在一次测量中捕捉到，而样品反射率的影响为零。可以轻松地测量任何材料：透明的、不透明的、镜面的、扩散的、抛光的、粗糙的等等。三维非接触式轮廓仪提供了广泛和用户友好的能力，以SEM的一小部分成本，最大限度地提高表面断裂研究。
| 同向性 | 51.26% |
| 第一方向 | 123.2º |
| 第二方向 | 116.3º |
| 第三方向 | 0.1725º |
表面积、体积、粗糙度和许多其他方面都可以从这个提取中自动计算。
| 同向性 | 15.55% |
| 第一方向 | 0.1617º |
| 第二方向 | 110.5º |
| 第三方向 | 171.5º |
表面积、体积、粗糙度和许多其他方面都可以从这个提取中自动计算。
在这个应用中，我们展示了NANOVEA ST400 3D非接触式轮廓仪是如何精确表征断裂表面的全部地形（纳米、微观和宏观特征）的。从三维区域中，可以清楚地识别出表面，并且可以快速提取子区域或剖面/横截面，并通过无尽的表面计算列表进行分析。亚纳米级的表面特征可以通过集成的AFM模块进一步分析。
此外，NANOVEA还在其Profilometer阵容中加入了一个便携式版本，这对于不可移动的裂缝表面现场研究来说尤其重要。有了这些广泛的表面测量能力，使用一台仪器进行断裂表面分析从未如此简单和方便。
测量目标
在这个应用中，NANOVEA ST400被用来测量玻璃纤维复合材料表面的粗糙度和平整度。通过量化这些表面特征，有可能创造或优化一个更强大、更持久的玻璃纤维复合材料。
NANOVEA
ST400
| 探测仪 | 1毫米 |
| 购置率 | 300赫兹 |
| 平均数 | 1 |
| 测量表面 | 5 mm x 2 mm |
| 阶梯尺寸 | 5 µm x 5 µm |
| 扫瞄模式 | 恒定速度 |
| 测量 范围 | 1毫米 |
| Z决议 | 25纳米 |
| 准确度 | 200纳米 |
| 侧向分辨率 | 2 μm |
| 萨 | 15.716 μm | 算术平均高度 |
| 规模 | 19.905 μm | 均方根高度 |
| ǞǞǞ | 116.74 μm | 最大峰值高度 |
| ǞǞǞ | 136.09 μm | 最大基坑高度 |
| 仕 | 252.83 μm | 最大高度 |
| スクリート | 0.556 | 倾斜度 |
| 苏 | 3.654 | 峰度 |
如结果所示，NANOVEA ST400 Optical 分析器 能够精确测量玻璃纤维复合材料表面的粗糙度和平整度。可以测量多批纤维复合材料和/或给定时间段的数据，以提供有关不同玻璃纤维制造工艺及其随时间变化的反应的重要信息。因此，ST400 是加强玻璃纤维复合材料质量控制过程的可行选择。
皮带传动装置在两个或多个旋转轴之间传递动力和跟踪相对运动。作为一种简单和廉价的解决方案，维护工作最少，皮带传动被广泛用于各种应用，如电锯、锯木厂、脱粒机、筒仓鼓风机和输送机。皮带传动装置可以保护机械免于过载，也可以阻尼和隔离振动。
摩擦和磨损对于皮带驱动的机器中的皮带来说是不可避免的。足够的摩擦确保有效的动力传输而不打滑，但过度的摩擦可能会迅速磨损皮带。不同类型的磨损，如疲劳、磨损和摩擦，都发生在皮带传动操作中。为了延长皮带的使用寿命，减少皮带维修和更换的成本和时间，可靠地评估皮带的磨损性能对于提高皮带寿命、生产效率和应用性能是可取的。准确测量皮带的摩擦系数和磨损率，有利于研发和皮带生产的质量控制。
测量目标
在这项研究中，我们模拟和比较了具有不同表面纹理的皮带的磨损行为，以展示其能力。 NANOVEA T2000摩擦磨损仪以受控和监测的方式模拟皮带的磨损过程。
NANOVEA
T2000
两条具有不同表面粗糙度和纹理的皮带的摩擦系数，COF和耐磨性是通过以下方法评估的 NANOVEA 高负载 摩擦仪 使用线性往复磨损模块。使用钢 440 球（直径 10 毫米）作为计数器材料。使用集成的方法检查表面粗糙度和磨损轨迹 3D 非接触式轮廓仪。磨损率， K使用公式评估 K=Vl(Fxs)，其中 V 是磨损的体积。 F 是法向载荷和 s 是滑动距离。
请注意，本研究中使用了光滑的钢440球的对应物作为例子，任何具有不同形状和表面处理的固体材料都可以使用定制的夹具来模拟实际应用情况。
纹理带和光滑带的表面粗糙度Ra分别为33.5和8.7um，根据用显微镜分析的表面轮廓。 NANOVEA 三维非接触式光学剖面仪。分别在10N和100N的条件下测量了两条被测皮带的COF和磨损率，以比较皮带在不同载荷下的磨损行为。
图1 显示了磨损测试期间皮带的COF的演变。具有不同纹理的带子表现出明显不同的磨损行为。有趣的是，在COF逐渐增加的磨合期之后，在使用10N和100N载荷进行的测试中，纹理带的COF达到较低的~0.5。相比之下，在10N载荷下测试的光滑带在COF稳定后表现出明显较高的~1.4的COF，并在测试的其余部分保持在该值以上。在100N载荷下测试的平滑带迅速被钢制440球磨损，并形成一个大的磨损轨迹。因此，测试在220转时被停止。
图1: 不同载荷下皮带的COF的演变。
NANOVEA三维非接触式轮廓仪提供了一个分析磨损痕迹的详细形态的工具，为从根本上理解磨损机制提供了更多的见解。
表1: 磨损轨迹分析的结果。
图2: 两条皮带的三维视图
在100N的测试之后。
如表1所示，三维磨损轨迹剖面可直接和准确地确定先进分析软件计算的磨损轨迹体积。在220转的磨损试验中，平滑带的磨损轨迹更大更深，体积为75.7 mm3，而纹理带在600转的磨损试验后，磨损体积为14.0 mm3。光滑带对钢球的摩擦力明显增大，导致磨损率比有纹路的皮带高15倍。
纹理带和光滑带之间如此巨大的COF差异，可能与带子和钢球之间的接触面积大小有关，这也导致了它们不同的磨损性能。图3显示了两种带子在光学显微镜下的磨损痕迹。磨损轨迹检查与COF演变的观察结果一致。纹理带保持着约0.5的低COF，在10N的负载下进行磨损试验后，没有表现出磨损的迹象。光滑带在10N时显示出一个小的磨损轨迹。
图3: 光学显微镜下的磨损痕迹。
在这项研究中，我们展示了NANOVEA T2000摩擦仪在以良好的控制和定量方式评估皮带的摩擦系数和磨损率方面的能力。在皮带的使用性能中，表面纹理对皮带的摩擦和耐磨性起着关键作用。有纹理的皮带表现出稳定的摩擦系数约为0.5，并拥有较长的使用寿命，从而减少了工具维修或更换的时间和成本。相比之下，光滑皮带对钢球的过度摩擦会迅速磨损皮带。此外，皮带上的负载是影响其使用寿命的一个重要因素。过载会产生非常大的摩擦，导致皮带加速磨损。
NANOVEA T2000摩擦仪采用符合ISO和ASTM标准的旋转和线性模式，提供精确和可重复的磨损和摩擦测试，并在一个预集成的系统中提供可选的高温磨损、润滑和摩擦腐蚀模块。 NANOVEA的 无与伦比的产品系列是确定薄或厚、软或硬的涂层、薄膜和基材的全部摩擦学特性的理想解决方案。
化石是埋在古代海洋、湖泊和河流下的沉积物中的植物、动物和其他生物的痕迹的保存遗迹。软体组织通常在死后腐烂，但硬壳、骨骼和牙齿会成为化石。原有的贝壳和骨骼发生矿物替换时，微观结构的表面特征往往被保留下来，这为了解天气的演变和化石的形成机制提供了启示。
化石的 3D 剖面使我们能够从更近的角度观察化石样本的详细表面特征。 NANOVEA 轮廓仪的高分辨率和精确度可能是肉眼无法辨别的。轮廓仪的分析软件提供了适用于这些独特表面的广泛研究。与接触式探针等其他技术不同，NANOVEA 3D 非接触式轮廓仪 无需接触样品即可测量表面特征。这样可以保留某些精致化石样本的真实表面特征。此外，便携式Jr25轮廓仪可以对化石遗址进行3D测量，极大地方便了化石挖掘后的分析和保护。
测量目标
在这项研究中，NANOVEA Jr25轮廓仪被用来测量两个有代表性的化石样品的表面。对每个化石的整个表面进行了扫描和分析，以确定其表面特征，包括粗糙度、轮廓和纹理方向。
NANOVEA
小25
本报告介绍的第一个化石样本是腕足类化石，它来自于一种海洋动物，其上下表面有坚硬的 "瓣"（壳）。它们首次出现在距今5.5亿年前的寒武纪时期。
扫描的三维视图见图1，假彩色视图见图2。
图1: 腕足类化石样本的三维视图。
图2: 腕足类化石样本的假彩图。
然后将整体形态从表面移除，以研究腕足动物化石的局部表面形态和轮廓，如图3所示。现在可以在腕足动物化石样品上观察到一个奇特的分歧槽纹理。
图3: 去除表格后的假彩色视图和轮廓线视图。
从纹理区域提取线状剖面图，以显示图4中化石表面的横断面图。步高研究测量了表面特征的精确尺寸。凹槽拥有平均宽度约0.38毫米和深度约0.25毫米。
图4: 纹理表面的线条轮廓和阶梯高度研究。
第二块化石样本是一块甲壳虫茎部化石。甲壳虫首次出现在中寒武纪的海洋中，大约比恐龙早3亿年。
扫描的三维视图见图5，假彩色视图见图6。
图5: 腕足类化石样本的三维视图。
图7分析了Crinoid茎化石的表面纹理各向异性和粗糙度。
该化石在接近90°的角度有一个优先的纹理方向，导致69%的纹理各向同性。
图6: 虚假的彩色视图 缩骨动物茎 采样。
图7: 碎石类干化石的表面纹理各向异性和粗糙度。
图8显示了沿Crinoid茎化石的轴向的二维剖面。
表面纹理的山峰大小相当均匀。
图8: 碎石类干化石的二维剖面分析。
在这个应用中，我们使用NANOVEA Jr25便携式非接触式轮廓仪全面研究了腕足类和腕足类茎化石的三维表面特征。我们展示了该仪器可以精确描述化石样品的三维形态。然后进一步分析了样品有趣的表面特征和纹理。腕足类样品拥有分歧的沟槽纹理，而腕足类茎部化石则显示出优先的纹理各向同性。详细而精确的三维表面扫描被证明是古生物学家和地质学家研究生命进化和化石形成的理想工具。
这里显示的数据只代表了分析软件中的一部分计算结果。NANOVEA轮廓仪几乎可以测量任何领域的表面，包括半导体、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、环境和许多其他领域。
砂纸由粘在纸或布的一面的磨料颗粒组成。颗粒可以使用各种研磨材料，如石榴石、碳化硅、氧化铝和金刚石。砂纸被广泛地应用于各种工业部门，在木材、金属和干墙上形成特定的表面处理。它们经常在由手工或电动工具施加的高压接触下工作。
砂纸的有效性通常由其在不同条件下的磨损性能决定。粒度，即嵌入砂纸中的磨料颗粒的大小，决定了被打磨材料的磨损率和划痕大小。粒度较高的砂纸的颗粒较小，因此砂纸的打磨速度较低，表面效果较好。粒度相同但由不同材料制成的砂纸在干燥或潮湿条件下会有不一样的表现。需要进行可靠的摩擦学评估，以确保制造的砂纸具有预期的磨料行为。这些评估使用户能够以受控和监测的方式定量比较不同类型的砂纸的磨损行为，以便为目标应用选择最佳候选产品。
通过 NANOVEA T100 摩擦磨损试验机评估了两种砂纸的摩擦系数 (COF) 和磨损性能。使用440不锈钢球作为计数器材料。每次磨损测试后使用 NANOVEA 检查球磨损痕迹 3D 非接触式光学轮廓仪 以确保精确的体积损失测量。
请注意，为了进行比较研究，我们选择了440不锈钢球作为反面材料，但任何固体材料都可以被替代，以模拟不同的应用条件。
图1为干、湿环境条件下砂纸1和砂纸2的COF比较。在干燥条件下，砂纸1的COF在测试开始时为0.4，随后逐渐下降并稳定在0.3。在潮湿条件下，该样品的平均COF较低，为0.27。相比之下，样品2的COF结果显示干COF为0.27，湿COF为~ 0.37。
请注意，所有COF图的数据中的振荡是由球在粗糙的砂纸表面的滑动运动产生的振动造成的。
图1: 磨损测试期间COF的演变。
图2总结了磨损疤痕的分析结果。磨损疤痕是用光学显微镜和NANOVEA 3D非接触式光学轮廓仪测量的。图3和图4比较了SS440球在砂纸1和2（湿和干条件）上的磨损试验后的磨损疤痕。如图4所示，NANOVEA光学轮廓仪精确地捕获了四个球的表面形貌及其各自的磨损痕迹，然后用NANOVEA Mountains高级分析软件进行处理，以计算出体积损失和磨损率。在球的显微镜和剖面图上可以看到，与其他球相比，用于砂纸1（干）测试的球表现出较大的扁平磨损痕，体积损失为0.313 毫米3.相比之下，砂纸1（湿）的体积损失为0.131 毫米3.对于砂纸2（干燥），体积损失为0.163 毫米3 而对于砂纸2（湿），体积损失增加到0.237 毫米3.
此外，值得注意的是，COF对砂纸的磨损性能起着重要作用。砂纸1在干燥条件下表现出较高的COF，导致试验中使用的SS440球的磨蚀率较高。相比之下，砂纸2在湿润条件下的COF较高，导致了较高的磨损率。测量后的砂纸的磨损痕迹显示在图5中。
砂纸 1 和砂纸 2 均声称可在干燥和潮湿环境中使用。然而，它们在干燥和潮湿条件下表现出显着不同的耐磨性能。纳诺维娅 摩擦计 提供良好控制的可量化和可靠的磨损评估功能，确保可重复的磨损评估。此外，原位 COF 测量功能使用户能够将磨损过程的不同阶段与 COF 的演变联系起来，这对于提高对砂纸磨损机制和摩擦学特性的基本了解至关重要
图2: 在不同条件下，球的磨损疤痕体积和平均COF。
图3: 测试后的球的磨损疤痕。
图4: 球上磨损疤痕的三维形态。
图5: 在不同条件下，砂纸上的磨损痕迹。
在这项研究中，对两种相同粒度的砂纸在干燥和潮湿条件下的磨蚀性能进行了评估。砂纸的使用条件对工作性能的有效性起着关键作用。砂纸1在干燥条件下拥有明显更好的磨蚀行为，而砂纸2在潮湿条件下表现更好。在评估磨蚀性能时，打磨过程中的摩擦力是一个重要的考虑因素。NANOVEA光学轮廓仪精确地测量任何表面的三维形态，如球上的磨损疤痕，确保在本研究中对砂纸的磨损性能进行可靠的评估。NANOVEA摩擦仪在磨损测试期间就地测量摩擦系数，提供了对磨损过程不同阶段的洞察力。它还使用符合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，并在一个预集成系统中提供可选的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球轴承不同的恶劣工作环境，包括高应力、磨损和高温等。它还提供了一个理想的工具来定量评估卓越的耐磨材料在高负荷下的摩擦学行为。
一旦皮革的鞣制过程完成，皮革的表面就可以进行若干加工处理，以获得不同的外观和触感。这些机械加工可以包括拉伸、磨光、砂光、压花、涂层等。根据皮革的最终用途，有些可能需要更精确、可控和可重复的加工。
由于目视检测方法差异大且不可靠，能够准确量化微米和纳米尺度特征的工具可以改进皮革涂饰工艺。从量化的角度了解皮革的表面光洁度，可以改进数据驱动的表面加工选择，从而获得最佳的光洁度效果。NANOVEA 3D 非接触式 轮廓仪 NANOVEA 轮廓仪利用色度共焦技术测量皮革成品表面，具有市场上最高的重复性和准确性。由于探头接触、表面变化、角度、吸收或反射等原因，其他技术无法提供可靠的数据，而 NANOVEA 轮廓仪却能做到这一点。
测量目标
在这个应用中，NANOVEA ST400被用来测量和比较两个不同的但紧密加工的皮革样品的表面粗糙度。有几个表面参数是由表面轮廓自动计算出来的。
在这里，我们将重点关注表面粗糙度、窝点深度、窝点间距和窝点直径进行比较评估。
NANOVEA
ST400
深度比较
每个样品的深度分布。
观察到大量的深凹陷在 示例1.
俯视比较
窝点之间的间距 示例1 略小
比 示例2，但两者的分布相似
平均直径比较
凹陷的平均直径分布相似。
与 示例1 显示平均直径略小。
在这项应用中，我们展示了NANOVEA ST400三维轮廓仪如何精确地描述加工皮革的表面光洁度。在这项研究中，拥有测量表面粗糙度、窝点深度、窝点间距和窝点直径的能力，使我们能够量化两个样品的光洁度和质量之间的差异，这些差异通过目视检查可能并不明显。
总的来说，SAMPLE 1和SAMPLE 2之间的3D扫描的外观没有明显区别。然而，在统计分析中，这两个样品之间有明显的区别。与SAMPLE 2相比，SAMPLE 1含有更多直径较小、深度较大、窝点与窝点之间间距较小的窝点。
请注意，还可以进行更多的研究。特别感兴趣的领域可以通过集成AFM或显微镜模块进一步分析。NANOVEA 3D轮廓仪的速度范围从20毫米/秒到1米/秒，用于实验室或研究，以满足高速检测的需要；可以定制尺寸、速度、扫描能力、符合1级洁净室标准、索引传送带或用于在线或在线集成。
水凝胶因其对水的超强吸收能力而闻名，它的灵活性与天然组织非常相似。这种相似性使水凝胶不仅成为生物材料的常见选择，而且也成为电子、环境和消费品应用的选择，如隐形眼镜。每个独特的应用都需要特定的水凝胶机械性能。
水凝胶为纳米压痕带来了独特的挑战，如测试参数的选择和样品的准备。许多纳米压痕系统有很大的局限性，因为它们最初的设计并不是用于 这种柔软的材料。一些纳米压痕系统使用一个线圈/磁铁组件在样品上施加力。没有实际的力的测量，导致在测试软质材料时出现不准确的和非线性的加载。 材料。确定接触点是非常困难的，因为 深度是唯一被实际测量的参数。几乎不可能观察到在 深度与时间 期间的情节 当压头尖端接近水凝胶材料时的一段时期。
为了克服这些系统的局限性，在 "纳米 "模块中的 NANOVEA 机械测试仪 使用单独的称重传感器测量力反馈，以确保所有类型的材料（软质或硬质）的高精度。压电控制的位移极其精确且快速。通过消除具有线圈/磁铁组件且无力反馈的系统必须考虑的许多理论假设，可以实现无与伦比的粘弹性测量。
测量目标
在这个应用中， NANOVEA 机械测试仪，在纳米压痕模式下，被用来研究水凝胶样品的硬度、弹性模量和蠕变。
NANOVEA
PB1000
用纳米压痕技术对放置在玻璃片上的水凝胶样品进行测试，使用的是 NANOVEA 机械测试仪。对于这种柔软的材料，使用了一个直径为3毫米的球形尖端。在加载期间，载荷从0.06到10 mN线性增加。然后通过在最大载荷10 mN下70秒的压痕深度的变化来测量蠕变。
接近速度。 100 μm/min
20 mN/min
载荷和深度随时间的变化如图所示 图1.可以观察到，在图上的 深度与时间因此，很难确定加载期开始时的斜率变化点，这通常可以作为压头开始接触软质材料的指示。然而，图中的 负载与时间 显示了水凝胶在外加载荷下的奇特行为。当水凝胶开始与球压头接触时，水凝胶由于其表面张力而拉动球压头，这往往会减少表面积。这种行为导致了在加载阶段开始时测量到的负载为负值。当压头沉入水凝胶时，载荷逐渐增加，然后控制在最大载荷10 mN的位置，持续70秒，以研究水凝胶的蠕变行为。
图1: 负荷和深度的演变是时间的一个函数。
的情节。 蠕变深度与时间的关系 显示在 图2，以及 负荷与位移的关系 纳米压痕测试的曲线图如图所示 图3.本研究中的水凝胶拥有16.9KPa的硬度和160.2KPa的杨氏模量，这是根据使用Oliver-Pharr方法的负载位移曲线计算出来的。
蠕变是研究水凝胶机械性能的一个重要因素。压电装置和超灵敏的称重传感器之间的闭环反馈控制确保了在最大载荷的蠕变时间内的真正恒定载荷。如图所示 图2在3毫米球头施加的10毫牛最大负荷下，水凝胶在70秒内因蠕变而消退~42微米。
图2: 在最大负荷为10 mN的情况下蠕动70秒。
图3: 水凝胶的负载与位移图。
在这项研究中，我们展示了 NANOVEA 机械测试仪在纳米压痕模式下，对水凝胶的机械性能包括硬度、杨氏模量和蠕变进行精确和可重复的测量。3毫米的大球头确保了与水凝胶表面的正确接触。高精度的电动样品台允许将水凝胶样品的平坦面准确地定位在球头下。本研究中的水凝胶表现出16.9KPa的硬度和160.2KPa的杨氏模量。在10mN的负载下，70秒的蠕变深度为~42μm。
NANOVEA 机械测试仪在一个平台上提供无可比拟的多功能纳米和微米模块。这两个模块包括划痕测试器、硬度测试器和磨损测试器模式，在一个单一的平台上提供最广泛和最友好的测试范围。
系统。
ZH 
EN 
ES 
DE 
FR 
IT 
JA 
PT 
TR 
KO 
PL 
AR 
