Mesure du Module Complexe du Polychlorure de Vinyle Hautement Plastifié par l'intermédiaire de l'Indentation Équipée

Par le Foin de Jennifer

Sujets Couverts

Introduction
Schéma de Pénétrateur
Méthode Expérimentale
Résultats et Discussion
Conclusions
Références
Au Sujet des Technologies d'Agilent

Introduction

Des Polymères sont souvent utilisés dans les conceptions techniques à cause de leur capacité d'amortir le choc et la vibration. La capacité d'un matériau d'enregistrer élastique l'énergie est caractérisée par le module de mémoire (E') ; la capacité de mouiller est caractérisée par le module de perte (E "). Le module complexe (E*) est employé souvent pour caractériser des polymères parce qu'il comporte chacun des deux capacités : E* = E' + IE ».

Pour les échantillons en vrac de matériau, le module complexe peut être mesuré utilisant l'analyse mécanique dynamique (DMA). L'échantillon est oscillé dans la tension, le compactage, ou la courbure, et le module complexe est déterminé de la réaction de l'échantillon à la vibration. Plusieurs constructeurs commerciaux offrent le matériel pour effectuer de telles mesures de grande puissance utilisant l'ACCÈS DIRECT À LA MÉMOIRE. Les systèmes de nanoindentation de Technologies d'Agilent équipés de l'option Continue de Mesure de Raideur offrent la capacité d'osciller le pénétrateur. De cette façon, le module complexe peut être déterminé d'une analyse correcte du contact [1-3].

L'indentation Équipée, également connue sous le nom de nanoindentation, offre deux avantages importants par rapport à l'ACCÈS DIRECT À LA MÉMOIRE en mesurant le module complexe. D'abord, la mesure peut être effectuée sur une échelle dans l'espace résolue, de ce fait permettant à on de tracer à l'extérieur le module complexe en fonction de la position. En Second Lieu, parce que la masse mobile dans un système de nanoindentation est plus petite, la fréquence de résonance du matériel est plus élevée, de ce fait permettant une plage de fréquence plus étendue pour le test.

Dans le travail discuté dans le présent, l'indentation équipée dynamique est utilisée pour mesurer le module complexe du polychlorure de vinyle hautement plastifié (PVC). Les Résultats de ce travail sont avec des résultats précédemment publiés pour le même matériau [4-6].

Pour une révision de littérature complète et une demande de règlement complète de la théorie derrière mesurer le module complexe par l'indentation dynamique, consultez s'il vous plaît la référence [4]. Nous nous sommes appliqués cette théorie au matériel et au contact afin de dériver des expressions pour le module complexe en termes de quantités qui sont mesurées pendant une expérience dynamique d'indentation [7].

Schéma de Pénétrateur

Des systèmes de nanoindentation d'Agilent G200 peuvent être correctement représentés par le schéma représenté sur le Schéma 1. Semi-Statique et des forces dynamiques sont imposées électromagnétiquement. Le fléau de pénétrateur est supporté par deux ressorts à lame «  » qui sont transversal raides, mais conforme en direction de l'indentation. Le Déplacement est mesuré utilisant un arrangement capacitif de trois-plaque. Chacune Des trois plaques est les disques circulaires. Les deux plaques extérieures sont fixées à la tête et ont des trous au centre juste assez grand pour faciliter la tige de pénétrateur. La plaque centrale est fixée à la tige de pénétrateur et est libre pour déménager verticalement entre les deux plaques extérieures. La position du fléau de pénétrateur dans l'écartement est déterminée en observant la tension entre la plaque centrale et l'un ou l'autre des deux plaques extérieures.

Le Schéma 1. Schéma de la « tête » d'un système Nano de Pénétrateur d'Agilent.

Méthode Expérimentale

Le PVC hautement plastifié testé dans ce travail est un produit de 3M (OREILLE C-1002-25). Le matériau est employé pour fournir l'amortissement sous et autour du matériel tournant lourd. Le matériau a obtenu dans une petite feuille carrée, approximativement 6 pouces d'un côté et le ¼ - po. d'épaisseur. Un côté de la feuille a été mécaniquement poli pour retirer une couche extérieure. Alors un carré d'un pouce était coupure de la feuille et montée sur un galet en aluminium suivant les indications du Schéma 2.

Le Schéma 2. PVC (OREILLE Hautement plastifié C-1002-25 de 3M) est monté pour le test.

Un Pénétrateur Nano G200 d'Agilent avec l'option Continue de Mesure de Raideur et le déclencheur de style de la XP a été utilisé pour tout le test. L'extrémité de pénétrateur était un perforateur cylindrique plat-terminé fait en diamant. Le perforateur, représenté sur le Schéma 3, a eu un diamètre de 107,1 microns. L'avantage d'un perforateur plat-terminé pour ce test est que la zone de contact est constante, et pas un fonctionnement de profondeur de contact.

Le Schéma 3. Plat-A Terminé l'extrémité cylindrique de perforateur (support, diamètre de style de la XP de 107.1µm).

La méthode « Module Complexe de test d'Agilent NanoSuite de Raideur de XP de G-Suite de Perforateur Plat Continu de Mesure » a été utilisée pour ce travail. Cette méthode de test met le pénétrateur en plein contact avec du matériau de test, oscille le pénétrateur sur un domaine des fréquences, et applique alors l'analyse. Chaque test fournit le module complexe en fonction de la fréquence pour une zone d'essai particulière. Quatorze essais à quatorze sites différents ont été réalisés. Des puissances d'entrée Définies Pour L'utilisateur ont été sélectées pour apparier les conditions d'essai enregistrées par Herbert et autres pour le même matériau [4-5]. Des Tests ont été effectués à la température ambiante.

Résultats et Discussion

Des Résultats pour le module de mémoire et le facteur de perte sont affichés sur les Schémas 4 et 5. barres d'Erreur sur les symboles représentent un écart-type sur la moyenne.

Le Schéma 4. module de Mémoire en fonction de la fréquence comme déterminé par défaut et étalonnage in situ. Les Résultats de ce travail sont avec des résultats précédemment publiés obtenus par l'indentation et l'ACCÈS DIRECT À LA MÉMOIRE [4].

Le Schéma 5. facteur de Perte en fonction de la fréquence comme déterminé par défaut et étalonnage in situ. Les Résultats de ce travail sont avec des résultats précédemment publiés obtenus par l'indentation et l'ACCÈS DIRECT À LA MÉMOIRE [4].

Ces chiffres comparent les résultats du travail actuel à ceux obtenus par Herbert et autres [4-5] pour le même matériau. Herbert a et autres utilisé l'ACCÈS DIRECT À LA MÉMOIRE (MERCI Instruments) et l'indentation (Pénétrateur Nano de XP d'Agilent). Pour le test d'indentation, ils ont utilisé un perforateur plat-terminé de diamètre assimilé (~100 microns). Ils ont utilisé une méthode faite sur commande de test d'indentation qui n'était pas disponible dans le commerce.

La convention entre les résultats de présent et les résultats d'indentation enregistrés par Herbert est et autres excellente. Des différences Minces, particulièrement à 50 Hertz, peuvent être expliquées par la température légèrement plus élevée pour les résultats actuels parce que les propriétés de ce matériau sont un fonctionnement intense de la température [5].

Vu les différences profondes dans la méthode de test et la géométrie d'échantillon, la convention avec l'ACCÈS DIRECT À LA MÉMOIRE est également en suspens. La « oscillation » dans les résultats d'ACCÈS DIRECT À LA MÉMOIRE à de plus hautes fréquences est vraisemblablement due à une influence de représentation inadéquate d'instrument, bien que signaler d'Herbert et autres que l'instrument a été étalonné selon les directives du constructeur.

La fréquence de résonance de l'instrument (si ACCÈS DIRECT À LA MÉMOIRE ou indentation) dépend inversement de Massachusetts mobile C'est-à-dire, qu'une plus grande masse mobile signifie une fréquence de résonance inférieure. Aux fréquences de test plus grandes que la fréquence de résonance, la réaction d'instrument devient graduel plus influente - la raideur dynamique des augmentations d'instrument tranchant. Exactement la prévision de cette réaction devient graduel plus importante. Par Conséquent, un instrument de test avec une plus petite masse mobile offre des avantages expérimentaux définis.

Conclusions

Le Pénétrateur Nano G200 d'Agilent a été avec succès employé pour mesurer le module complexe du polychlorure de vinyle hautement plastifié. Les Résultats étaient conformes bien à ceux obtenus par d'autres utilisant l'analyse mécanique dynamique (DMA) et l'indentation dynamique. L'indentation Dynamique offre des avantages distincts par rapport à l'ACCÈS DIRECT À LA MÉMOIRE. D'abord, le module complexe peut être mesuré localement de petits volumes de matériau. En Second Lieu, l'étalonnage d'instrument est moins critique parce qu'une plus petite masse mobile signifie que l'instrument a une plus petite influence sur les mesures.

Références

[1] I.N. Sneddon, « Le rapport entre la charge et la pénétration dans le problème axisymétrique de Boussinesq pour un perforateur de profil arbitraire, » International. J. Eng. Sci., Vol. 3, Pp. 47-56, 1965.

[2] W.C. Oliver et G.M. Pharr, « Une technique améliorée pour déterminer le module de dureté et élastique utilisant la charge et déplacement sentant des expériences d'indentation, » J. Mater. Recherche., Vol. 7 (Numéro 6), Pp. 1564-1583, 1992.

[3] J-L. Loubet, B.N. Lucas, W.C. Oliver, « Quelques mesures des propriétés visco-élastiques avec l'aide du nanoindentation, » Publication Spéciale de NIST, Vol. 896, Pp. 31-34, 1995.

[4] PAR EXEMPLE Herbert, W.C. Oliver, G.M. Pharr, « Nanoindentation et la caractérisation dynamique des solides visco-élastiques, » J. Phys. D : APPL. Phys., Vol. 41, Pp. 1-9, 2008.
Texte intégral :
http://www.iop.org/EJ/ abstract/0022-3727/41/7/074021/

[5] PAR EXEMPLE Herbert, W.C. Oliver, A. Lumsdaine, G.M. Pharr, « Mesurant le comportement constitutif des solides visco-élastiques dans le domaine de temps et de fréquence utilisant l'indentation plate de perforateur, » J. Mater. Recherche., Vol. 24 (Numéro 3), 2009.

[6] http://en.wikipedia.org/wiki/Polyvinyl_chloride

[7] J.L. Foin, P. Agee, PAR EXEMPLE Herbert, « mesure Continue de raideur pendant le test équipé d'indentation, » Techniques Expérimentales, Janvier 2010.
Première page : http://dx.doi.org/10.1111/j.1747- 1567.2010.00618.x

Au Sujet des Technologies d'Agilent

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Source : Technologies d'Agilent

Pour plus d'informations sur cette source visitez s'il vous plaît les Technologies d'Agilent

Date Added: Jun 8, 2011 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 06:53

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