用纳米压痕法研究聚合物的蠕动变形
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作为粘弹性材料，聚合物在一定的外加载荷下经常发生随时间变化的变形，也称为蠕变。当聚合物部件被设计为暴露在持续的压力下时，蠕变就成为一个关键因素，如结构部件、连接件和配件以及静水压力容器。
粘弹性的固有性质对聚合物的性能起着至关重要的作用，并直接影响其使用可靠性。负载和温度等环境条件影响聚合物的蠕变行为。由于缺乏对特定使用条件下使用的聚合物材料随时间变化的蠕变行为的警惕性，经常会发生蠕变失效。因此，开发一种可靠且定量的聚合物粘弹性机械行为测试方法非常重要。 NANOVEA 的 Nano 模块 微纳米力学测试系统 通过高精度压电元件施加负载，并直接测量原位力和位移的演变。准确性和可重复性的结合使其成为蠕变测量的理想工具。
使用NANOVEA PB1000机械测试仪，用纳米压痕技术测试了8种不同的聚合物样品。当载荷从0到40毫牛线性增加时，深度在加载阶段逐渐增加。然后通过在最大载荷40 mN的30秒内压痕深度的变化来测量蠕变。
缩略语类型
贝尔科维奇
钻石
*纳米压痕测试的设置
不同聚合物样品的纳米压痕试验的载荷与位移图见图1，蠕变曲线比较见图2。硬度和杨氏模量总结于图3，蠕变深度显示于图4。作为图1中的一个例子，纳米压痕测量的载荷-位移曲线的AB、BC和CD部分分别代表加载、蠕变和卸载过程。
在测试的聚合物中，Delrin和PVC的硬度最高，分别为0.23和0.22GPa，而LDPE的硬度最低，为0.026GPa。一般来说，较硬的聚合物显示出较低的蠕变率。最软的LDPE具有最高的798纳米的蠕变深度，而Delrin的蠕变深度约为120纳米。
当聚合物被用于结构件时，其蠕变特性是至关重要的。通过精确测量聚合物的硬度和蠕变，可以更好地了解聚合物随时间变化的可靠性。使用NANOVEA PB1000机械测试仪也可以在不同的高温和湿度下测量蠕变，即给定载荷下的位移变化，为定量和可靠地测量聚合物的粘弹性机械行为提供一个理想的工具。
在模拟的现实应用环境中。
图1: 负荷与位移的关系图
不同的聚合物。
图2: 在最大负荷为40 mN的情况下蠕动30秒。
图3: 聚合物的硬度和杨氏模量。
图4: 聚合物的蠕变深度。
在这项研究中，我们展示了NANOVEA PB1000
机械测试仪测量不同聚合物的机械性能，包括硬度、杨氏模量和蠕变。这种机械性能对于为预期应用选择适当的聚合物材料至关重要。德林和聚氯乙烯的硬度最高，分别为0.23和0.22GPa，而低密度聚乙烯的硬度最低，为0.026GPa。一般来说，较硬的聚合物表现出较低的蠕变率。最软的LDPE显示出最高的蠕变深度为798纳米，而Derlin则为120纳米。
NANOVEA机械测试机在一个平台上提供了无可比拟的多功能纳米和微米模块。纳米和微米模块都包括划痕测试器、硬度测试器和磨损测试器模式，在单一系统上提供了最疯狂和最方便的测试范围。
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