评定高度增塑的聚氯乙烯的复杂模数通过被导航的凹进

由詹尼弗干草

包括的事宜

简介
受托代购商概要
实验法
结果和论述
结论
参考
关于 Agilent 技术

简介

聚合物在工程设计经常被使用由于他们的能力阻止冲击和振动。 材料的能力有弹性存储能源描绘的是为存贮模数 (E’); 这个能力阻止描绘的是为损失模数 (E ")。 这个复杂模数 (E*) 是常用的分析聚合物,因为它合并这两个能力: E* = E’ + iE”。

使用动态机械分析,对材料批量范例,复杂模数可以被评定 (DMA)。 这个范例在紧张、压缩或者弯摆动,并且这个复杂模数从对动摆的范例的回应是确定的。 使用 DMA,几个商业供营商提供做的这样大规模评定设备。 Agilent 技术用持续僵硬评定选项装备的 nanoindentation 系统提供这个能力摆动受托代购商。 这样,这个复杂模数可以是确定的从对联络 [1-3 的] 一个适当的分析。

当评定复杂模数时,被导航的凹进,亦称 nanoindentation,提供二个重要好处超过 DMA。 首先,作为位置功能,这个评定在一空间被解决的等级可以做,因而允许一映射这个复杂模数。 其次,因为在 nanoindentation 系统的移动质量是更小的,设备的谐振频率更高,因而允许测试的一个更大的频率范围。

在此中讨论的这个工作,动态被导航的凹进被使用评定高度增塑的聚氯乙烯 (PVC) 的复杂模数。 从此工作的结果与同一材料的 [4-6] 以前发布结果比较。

对于详尽的文件复核和原理的一种完全处理在评定复杂模数后的由动态凹进,请咨询参考 [4]。 我们运用此原理于设备和联络为了派生这个复杂模数的表达式根据被评定在一个动态凹进实验的数量 [7 期间]。

受托代购商概要

Agilent G200 nanoindentation 系统可以由在图显示的这个概要适当地表示 1. 上半静态,并且强加得动态强制电磁式。 侧向地是僵硬的二根 “叶子”弹簧之前支持受托代购商列,但是兼容朝凹进的方向。 使用三牌照电容排列,位移被评定。 全部三个牌照是圆的盘。 二个外部牌照在足够大这个中心固定在题头并且有适应的漏洞受托代购商轴。 中心牌照固定在受托代购商轴并且是自由移动垂直在二个外部牌照之间。 观察在中心二个外部牌照牌照和之一的之间电压取决于受托代购商列的位置在这个空白内的。

“题头的”图 1. 概要 Agilent 纳诺受托代购商系统。

实验法

在此工作测试的高度增塑的 PVC 是产品 3M (耳朵 C-1002-25)。 材料用于提供阻止在和在大量转动的设备附近下。 材料在小的方形页、大约 6 英寸在端和 ¼ 到达了 - 请浓厚移动。 页的一个端机械上被擦亮去除一个表层。 如图 2. 所显示,然后一英寸正方形从页在铝顽童被削减了并且被挂接。

图 2. 高度增塑的 PVC (3M 耳朵 C-1002-25) 为测试挂接。

与持续僵硬评定选项和 XP 式致动器的 Agilent 纳诺受托代购商 G200 为所有测试使用了。 受托代购商技巧是一台平面结束的圆柱形打孔机由金刚石制成。 这台打孔机,显示在图 3 上,有 107.1 微米直径。 一台平面结束的打孔机的好处此测试的是联系范围是恒定的,联络深度的而不是功能。

图 3. 平面结束了圆柱形打孔机技巧 (XP 式持有人, 107.1µm 直径)。

Agilent NanoSuite 测试方法 “G 串联 XP 持续僵硬评定平面的打孔机复杂模数”为此工作使用了。 此测试方法带领受托代购商进入与测试材料的充分的联络,摆动在频率的范围的受托代购商,然后运用这个分析。 作为一个特定试验基地的,频率功能每个测试产生复杂模数。 在十四个不同站点的十四个测试执行。 用户定义的输入被选择符合赫伯特等报告的试验条件同一材料的 [4-5]。 测试进行了在室温。

结果和论述

存贮模数和损失因素的结果在表 4 显示,并且在符号的 5. 误差棒表示在这个平均数的一标准偏差。

默认情况下图 4. 作为频率如确定和在原处定标功能的存贮模数。 从此工作的结果与凹进和 DMA 得到的以前发布结果比较 [4]。

默认情况下图 5. 作为频率如确定和在原处定标功能的损失因素。 从此工作的结果与凹进和 DMA 得到的以前发布结果比较 [4]。

这些图当前工作的结果与赫伯特等获得的那些比较 [4-5] 同一材料的。 赫伯特等使用了 DMA (TA 仪器) 和凹进 (Agilent XP 纳诺受托代购商)。 对凹进测试,他们使用了一台平面结束的打孔机相似的直径 (~100 微米)。 他们使用了不是商业可用的一个自定义凹进测试方法。

在赫伯特和凹进结果之间的协议报告的存在结果等是非常好的。 轻微的区别,特别是在 50 Hz,可能用当前结果的轻微更高的温度解释,因为此材料属性是温度 [5 的] 一个严格的功能。

假使在测试方法和范例几何上的深刻区别,与 DMA 的协议也是未清的。 “摆动”在 DMA 结果以更高的频率可能归结于仪器影响的一个不适于的会计科目,虽然赫伯特等报道仪器根据制造商的指令被校准了。

仪器的谐振频率 (是否 DMA 或凹进) 相反地取决于这个移动质量。 即一个更大的移动质量意味更低的谐振频率。 以测试的频率极大比谐振频率,仪器回应变得累进更加显要 - 仪器增量的动态僵硬尖锐。 准确预测此回应变得累进更加重要。 所以,有一个更小的移动质量的一台测试仪器提供确定实验好处。

结论

Agilent 纳诺受托代购商 G200 顺利地用于评定高度增塑的聚氯乙烯的复杂模数。 结果很好与其他获得的那些一致使用动态机械分析 (DMA)和动态凹进。 动态凹进提供明显的好处超过 DMA。 首先,复杂模数可以为材料的小的数量被评定局部。 其次,仪器定标是较不重要的,因为一个更小的移动质量意味着仪器有对评定的更小的影响。

参考

[1] I.N. Sneddon, “在负荷和渗透之间的关系在任意配置文件打孔机的轴对称的 Boussinesq 问题”, Int。 J. Eng. Sci。,第3卷,页。 47-56, 1965年。

[2] W.C. 奥利佛史东和 G.M. Pharr, “确定坚硬和弹性模数的一个被改进的感觉凹进实验的技术使用负荷和位移”, J. Mater。 Res.,第7卷 (没有 6),页。 1564-1583 1992年。

[3] J-L. Loubet, B.N. 卢卡斯, W.C. 奥利佛史东, “黏弹性属性的有些评定在 nanoindentation 帮助下的”, NIST 特殊发行,第896卷,页。 31-34, 1995年。

[4] 即赫伯特、 W.C. 奥利佛史东, G.M. Pharr, “Nanoindentation 和黏弹性固体的动态描述特性”, J. Phys。 D : Appl. Phys。,第41卷,页。 1-9, 2008年。
全文:
http://www.iop.org/EJ/ abstract/0022-3727/41/7/074021/

[5] 即赫伯特, W.C. 奥利佛史东, A. Lumsdaine, G.M. Pharr, “评定黏弹性固体结构性工作情况在时间和频域的使用平面的打孔机凹进”, J. Mater。 Res.,第24卷 (没有 3), 2009年。

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

[7] J.L. 干草, P. Agee,即赫伯特, “在被导航的凹进测试期间的持续僵硬评定”,实验技术, 2010年 1月。
第一页: http://dx.doi.org/10.1111/j.1747- 1567.2010.00618.x

关于 Agilent 技术

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来源: Agilent 技术

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

Last Update: 14. June 2013 06:44

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