Nanotest 시스템 - 마이크로 물자에 의하여 응용 주를 사용하는 중합 물자의 Nanomechanical 테스트

 

커버되는 토픽

소개
중합체 테스트를 위한 NanoTest 이점
NanoTest 기능
고열에 안정성
높은온도 Nanoindentation 테스트
고속, 고정확도
동적인 기계적인 수락 테스트
유동성 세포
높은 긴장율로 시험
Nano 찰상과 Nanowear 테스트
논고
고열 테스트
동적인 수락 테스트 모듈
유동성 세포 포장
높은 긴장율: Nano 충격 테스트
Nano Scratch/Nanowear 테스트
수신 확인

소개

테스트 계기의 열 안정성은 시간에 의존하는 물자의 점성과 탄성을 지니는 속성의 의미심장한 측정에 중요합니다. 실내 온도에 NanoTest의 열 편류는 아주 낮습니다, 전형적으로 크기 순서 다른 어떤 상업용 시스템 보다는 더 적은.

중합체 테스트를 위한 NanoTest 이점

NanoTest는 중합체 테스트를 위한 뒤에 오는 이점을 제안합니다

  • 고해상 측정
  • 디자인과 열 안정성의 융통성
  • 높은온도에 조차 최소 열 편류
  • 극초단파 긴장율 시험
  • 유동성 환경에 있는 시험

NanoTest 기능

NanoTest의 기능은 다음을 포함합니다:

  • 점성과 탄성을 지니는 속성
  • Nanotribology
  • 높은온도 nanoindentation
  • 유동성 환경에서 시험
  • 극초단파 긴장율 시험
  • 매우 낮은 하중 시험
  • Nano 가늠자 피로 테스트

고열에 안정성

높은온도 Nanoindentation 테스트

NanoTest 이점은 높은온도에 시험 때 더 뚜렷하게 됩니다. 이것은 탐사기 둘 다의 분리되는 난방 (및 액티브한 온도 조종을) 의지하고 열 흐름을 지키기 견본에 의하여 압흔 프로세스 도중 생기지 않는 높은온도 테스트를 위한 유일한 디자인 때문이.

NanoTest는 이 등온선 접촉에서 유일합니다. 아니 중요한 열 편류는 높은온도 측정 도중 생기는 때 - 유리 전이 온도를 통해 가는 때 높은온도에 - 길 내구 - 압흔 일정 응력 변형 시험과 같은 수행하고 관찰하는 것이 가능하게 어떻게 중합 중대한 변화의 속성 됩니다. 이것은 현지 가늠자에 그리고 DMA와 같은 그밖 방법으로 보다는 박막에 완전히 자동화한 절차에서 행해질 수 있습니다.

지방화한 접근은 전체 견본 약실 가열 더 급속한 난방/냉각을, 및 가능하게 합니다 그래서 열 역사/재결정화 프로세스는 지금 nanoscale에 상세히 공부될 수 있습니다.

NanoTest 최신 단계 전시 분리되는 끝과 견본 히이터, Muir AJ 나무, 케임브리지 대학교의 숫자 의례의 숫자 1. 개략도

한 예로, NanoTest 높은온도 테스트 기능은 다른 가공 역사 및 결정성을 가진 애완 동물 필름의 범위의 온도를 가진 기계적 성질에 있는 변이를 결정하기 위하여 이용되었습니다. 숫자 2는 무조직 (놓이는 비 열) 견본의 행동을 보여줍니다.

숫자 2. (남겨두는) nanoindentation 행동에 있는 변이 및 무조직 애완 동물 박막을 위한 범위 60-110 ¡ ãC에 시험 온도를 가진 (위) 포복 수락

60°C에 필름의 nanomechanical 속성은 실내 온도에와 실제로 동일하. 60°C의 위 압흔 반응에 있는 명확한 변경은 관찰되었습니다. 기계적 성질에 있는 예리한 감소는 대량 물자를 위해 문서 가치와 일치하여 이 온도 편차에 유리제 전환의 존재로 일관되었던 70°C와 80°C 사이에서 보였습니다. 시간에 의존하는 개악에 있는 점진적 증가 및 뻣뻣함에 있는 투하는 90°C.에 온도를 증가시키기에 일어났습니다. 110°C에 기계적 성질에 있는 극 개선은 찬 재결정화로 관찰한 일관되었습니다.

고속, 고정확도

조합 테스트는 단단 흥미롭고 예상치 않은 속성을 가진 새로운 물자를 일으키기로 대중적인 새로운 경로가 되기입니다. 완벽한 물자를, 조합 접근에서 설계하는 것을 시도 보다는 오히려, 많은 수백 또는 더 많은 것은 소규모에 만들어집니다.

MIT에 과학자는 각 물자에는 2개의 다른 단위체의 다른 조합이 있던 중합 물자의 속성을 시험하기 위하여 NanoTest를 이용했습니다. 자동화한 테스트의 24 시간 안에 (지속적인 실행에서) 그(것)들은 576 성분 소집에 있는 각 중합체에 데이터가 있고 물자의 속성에 대한 각 단위체의 %의 효력을 지도로 나타낼 수 있었습니다. 아크릴 기지를 둔 물자의 큰 도서관의 이 자동화한 분석은 예상치 않은 쪽에 있는 구성에 의해 영향을 받은 기계적 성질의 범위를 설명했습니다.

저자는 짐 프레임 발동 (다른 어떤 nanoindentation 시스템에 있는 현재)에 있는 piezocrystal 발동 결핍이 고도로 안정된 프레임 수락 및 짐/진지변환 신호 귀착되었다는 것을 주의했습니다.

동적인 기계적인 수락 테스트

NanoTest 동적인 수락 테스트 모듈은 점거 증폭기와 견본 진동 견본을 진동하고 수락이 계속적으로 측정되는 것을 허용하도록 시스템을 포함합니다. 동적인 기계적인 분석의 nanoscale 아날로그로 생각될 수 있습니다 (DMA). 지상에서/물자의 표면의 가까이에 감쇠 에너지를 표시하는 둥근 각추 모양 indenters를 가진 처리되지 않는 단계 각 데이터 집합 후에, 그것은 4 성분 선형 점성과 탄성을 지니는 모형에 손실과 저장 계수, 압흔 복잡한 계수를 및 tan 델타를 결정하기 위하여 분석됩니다. 보기는 아래에 에폭시 견본에 실험적인 데이터에 모형의 우수한 적합을 보여줍니다. 0.017의 tan 델타를 위한 가치는 대량 DMA 가치를 가진 유리한 계약에서 결정되었습니다.

에폭시 견본에 3개의 반복 시험을 위한 압흔 깊이를 가진 단계 신호에 있는 숫자 3. 변이. 분석에서 이용된 4 성분 선형 점성과 탄성을 지니는 모형에 데이터 그리고 그것의 적합의 재현성은 좋 0.017의 tan 델타의 가치를 일으킵니다.

유동성 세포

생물학과 중합 견본의 기계적 성질은 일반적인 건조한 테스트 조건에 수시로 때 유동성 환경에서 비교했습니다 상당히 변화합니다. 우리가 유동성 매체에 있는 그들의 속성 그리고 행동을 이해하는 것을 바라는 경우에 그러므로 이런 상황에서 시험하는 것이 매우 바람직합니다 보다는 오히려 건조한 (또는 50% 상대 습도) 추정하는 것을 시도하기 위하여 견본에 측정에서. 이 필요를 만족시키기 위하여는, NanoTest의 테스트 기능은 유동성 세포의 발달에 의해 확장되 완전히 액체에서 가라앉힌 견본의 nanoindentation, nano 찰상nanowear 테스트 허용.

예를 들면, 나일론 (PA6)는 포화에 7-9%에 의하여 불을 수 있습니다. NanoTest 유동성 세포는 그것의 nanomechanical 속성이 실험 매체에 의해 (1 차적으로 탄성 계수 및 포복 수락) 어떻게 영향을 받는지 조사하기 위하여 이용되었습니다. 저분자 무게 PA6 견본을 위한 전형적인 압흔 곡선은 건조한을 위해와 몇 시간을 위한 이온을 제거된 근해에 있는 침수가 숫자 4.에서 보인 후에 보입니다 (~50% 상대 습도). 24 시간 후에 대략 67%의 탄성 계수에 있는 감소가 침수 (숫자 5) 있습니다.

숫자 4. 전형적인 nanoindentation 곡선은 5 mN의 첨두 부하에 0.2 mN/s에 Berkovich indenter 선적을 사용하여 낮은 MW PA6를 위해 말리고 적셨습니다. 첨두 부하에 보유 기간 및 내리기 90%는 점성과 탄성을 지니는 반응의 수사를 허용합니다.

>24 hr 침수 후에 PA6의 탄성 계수에 대한 시험 환경의 숫자 5. 효력.

높은 긴장율로 시험

물자는 가는곳마다 긴장율로 기계적인 행동에 있는 다름을 보여줍니다. NanoTest는 초고속, 높은 긴장율 압흔을 생성하는 (보호되는 특허) 기능이 있는에 있는 압흔 시스템의 사이에 유일하 및 다른 어떤 계기에 그들을 초과하여 긴장율로 물자 행동을 멀리 공부하기 위하여 사용될 수 있습니다.

이것은 일부에 있는 고에너지 충격을 일으키기 위하여 탐사기를 초 가속되는 가능하게 하는 진자 기하학 가능한 때문이. 단단 DAQ 시스템 (500000까지 Hz 가능한)의 원조로 모든 탐사기 진지변환 시간 데이터는 붙잡고 동적인 경도 및 점성과 탄성을 지니는 속성 정보를 일으키기 위하여 분석될 수 있습니다. 동적인 경도에는 단위 부피 당 에너지로 (Tabor 후에) 정의되고 전통적인 경도로 압력의 부대가 다만 있습니다.

한 예로 상업적인 저밀도 폴리에틸렌 [LDPE], 폴리탄산염 [PC] 및 폴리테트라플루오로에틸렌 [PTFE] 중합체의 높 긴장 압흔 행동은 숫자 6.에서 보입니다. 에너지가 낭비되기 전에 탐사기 (다이아몬드 indenter 이 경우에는)는 모든 3개의 중합체의 표면에 바운스하고 그러나 이것이 어떻게에 있는 생기는지 거기 명확한 다름입니다. PC는 행동 고무 같이 탄력 있는 행동, LDPE를 보여줍니다 필수적으로 보여주고 충격 에너지가 PTFE에 의하여 아주 효과적으로 습기를 뺍니다.

숫자 6. PTFE 물자의 감쇠 능력은 반동 (에너지 흡수)의 부족에 의해 보입니다.

단 하나 충격 이외에 nano 충격 모듈은 반복적인 충격 때문에 피로에 있는 다름을 조사하기 위하여 사용될 수 있습니다. 충격 행동에 있는 다름은 nanocomposites에 연성에 있는 다름에 상관되었습니다. 아래에 보기에서 (숫자 7)는 거기 PTFE가 특히 반복적인 착탄, 때문에 개악에 있는 명확한 다름 극적인 계속되 개악을 보여주기상태에서입니다.

0.14 Hz에 PTFE, LDPE 및 PC에 대한 다중 충격 때문에 숫자 7. 개악은 3개의 µm 충격 탐사기와 더불어 40 Ms에 있는 14 µm에서, 적용되는 짐 2 mN, 가속했습니다.

Nano 찰상과 Nanowear 테스트

중합 물자의 Nanotribological NanoTest 시스템의 nano 찰상 그리고 nanowear 모듈을 사용하여 수행됩니다. 중합체 코팅의 실패에 임계 하중 측정 이외에 기술은 소규모에 찰상 저항의 기본적인 연구 결과에 있는 응용을 찾아냈습니다.

찰상 저항이 역사 가공의 강한 기능이다는 것을 것을 발견되었습니다. 한 예로, 숫자 8 쇼 전형적인 찰상 및 3개의 다른 히트셋 애완 동물 박막에 postscratch 자취. 이들은 1) undrawn (0% 결정성), 2) uniaxially 당겨 (33% 결정성) 3) 축이 둘 있 당겨이고 (50% 결정성). 끌기 프로세스는 기계적 성질을 바꾸는 orientational 변경과 결정성을 유도합니다.

(진한 파란색) 긁기 도중 탄력 있는 복구에 있는 변이와 중합체의 H/E 비율 사이 숫자 8. 상호 관계 (밝은 파란색 = 10 x H/Er). 삽입물은 1 µm/s.에 3개의 µm 다이아몬드 indenter를 가진 500의 µN 찰상 짐을 위한 전형적인 찰상과 지점 찰상 자취를 보여줍니다.

매우 낮은 짐 (20µN) nanoindentation는 필름의 기계적 성질을 결정하기 위하여 이용되었습니다. 거기 숫자 8 쇼가 긁기 도중 회수도 H/E 비율과 사이 1:1 통신이기 때문에. 에 짐 찰상 깊이는 오히려 유사합니다 그러나 복구 비율은 박막에 있는 결정성으로 극적으로 다릅니다.

논고

고열 테스트

최신 단계, 격렬한 indenter 및 열 통제 시스템은 500°C (750°C)에에 선택권 작동합니다. 열 흐름을 지키기 탐사기 압흔 프로세스 도중과 견본 둘 다의 분리되는 난방 (및 액티브한 온도 조종) 생기지 않습니다. 높은온도에 최소 쓸모 있는 열 편류는 유리 전이 온도를 통해 속성의 높은온도 그리고 결심에 압흔 일정 응력 변형 시험을 허용합니다.

동적인 수락 테스트 모듈

저장과 손실 계수의 수사, 그리고 tan 델타를 위해. 진동 주파수 영역 0.1Hz에 250Hz (선택 더 큰 범위). 진동수 쓸기 기능. 50 nm (선택 더 큰 범위)에 전형의 진동 이하 nm의 진폭. 이익, 시간 상수, 주파수 및 진폭을 놓기를 위한 증폭기에 있는 자물쇠의 낙관된 컴퓨터 통제.

유동성 세포 포장

유동성 세포 포장은 indenter 접합기, 액체 세포 소프트웨어 및 액체 세포 자체를 포함합니다. 그밖 방법과 비교하여 (DMA와 같은) 그것은 기계적 성질의 더 높게 지방화한 측정 및 더 얇은 이질적인 견본의 테스트를 가능하게 합니다. 실험 도중 통제되는 유동성 교환을 위해 요구되는 교류 세포 선택권. 유동성 세포 포장은 그것의 서비스 환경에 있는 액체의 영향에 물자 성과에 정보를 제공합니다. 이 선택권은 마찰에 있는 중대한 응용을, 착용 윤활 연구 결과 찾아내고 뿐 아니라 환경의 상대 습도에 있는 변경에 기계적 성질 반응.

높은 긴장율: Nano 충격 테스트

nano 충격 모듈은 기준으로 2개의 명백한 충격 시험 모드를 포함합니다.

견본 진동 최빈값:
통제를 위한 압전 진동 시스템, 신호 발전기, 증폭기 및 소프트웨어 및 데이터 분석 정지 하중의 크기에 따라서 능력을 발휘할 충격과 접촉 둘 다 피로 시험 허용. 주파수 영역 1-500 Hz.

진자 전류 충격 최빈값:
아주 높은 긴장율 압흔 (nanoimpacts)를 생성하는 A/C 솔레노이드를 사용하는 진자 전류. 단 하나와 반복적인 충격. 동적인 경도는 다중 충격에서 단 하나 충격 그리고 피로 행동의 분석에서 결의가 굳습니다.

Nano Scratch/Nanowear 테스트

진보적인 짐을 위해, 다중 패스 3 통행 긁습니다 (둘째로 검사가 경사로인지 곳에)와 더 긴 다중 패스 마찰과 착용 시험.

강력한 마찰의 광범위는 유효한 다른 힘상수에 시험합니다.

spheroconical 다이아몬드 찰상의 선택은 끝 반경으로 0.7-200 µm를 시험합니다. 쉽고 빠른 탐사기 교환 (분) - 완전히 모듈 ~ 1 nanoindentation와 nano 충격 모듈에. nanoindentationnanoscratch 모듈 사이 엇바꾸기에 필요한 recalibration 없음. - 적재 맨 위 봄에 손상의 위험 없음 긁기 도중 강력한.

수신 확인

Stonybrook에 MIT, SUNY 및 NPL에 연구 단체는 마이크로 물자를 가진 그들의 전진하는 협력을 감사합니다. 특히 Nigel Jennett 박사와 죤 Nunn, Krystyn 밴 Vliet 교수 단 및 라만 Singh 교수 단 SUNY (동적인 수락 테스트)에 MIT (유동성 세포 및 높은 긴장율)에 NPL (단단 DAQ 시스템, 높은 긴장율)에 박사.

참고의 완전한 세트는 유효합니다 나타나고 있습니다 원시 문서를.

근원: "마이크로 물자 주식 회사에 의하여 중합 물자의 Nanomechanical 테스트" 응용 주

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마이크로 물자에 관하여

1988년에 설치해, 마이크로 물자 주식 회사 박막, 코팅 및 대량 물자의 특성 그리고 최적화를 위한 물자 연구원에게 유일한 nanomechanical 시험 기능을 제안하는 NanoTest 혁신적인 시스템의 제조자입니다. 현재 모형은 2011년6월 1일 에, 유리 NanoTestst 발사되었습니다.

이 정보는 계속 마이크로 물자에 의해 제공된 물자에서 sourced, 검토해서 그리고 적응시켜 입니다.

이 근원에 추가 정보를 위해, 마이크로 물자를 방문하십시오.

Date Added: Jul 26, 2008 | Updated: Apr 18, 2013

Last Update: 18. April 2013 10:25

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