評定高度增塑的聚氯乙烯的複雜模數通過被導航的凹進

由詹尼弗乾草

包括的事宜

簡介
受託代購商概要
實驗法
結果和論述
結論
參考
關於 Agilent 技術

簡介

聚合物在工程設計經常被使用由於他們的能力阻止衝擊和振動。 材料的能力有彈性存儲能源描繪的是為存貯模數 (E』); 這個能力阻止描繪的是為損失模數 (E ")。 這個複雜模數 (E*) 是常用的分析聚合物,因為它合併這兩個能力: E* = E』 + iE」。

使用動態機械分析,对材料批量範例,複雜模數可以被評定 (DMA)。 這個範例在緊張、壓縮或者彎擺動,并且這個複雜模數從對動擺的範例的回應是確定的。 使用 DMA,幾個商業供營商提供做的這樣大規模評定設備。 Agilent 技術用持續僵硬評定選項裝備的 nanoindentation 系統提供這個能力擺動受託代購商。 這樣,這個複雜模數可以是確定的從對聯絡 [1-3 的] 一個適當的分析。

當評定複雜模數時,被導航的凹進,亦稱 nanoindentation,提供二個重要好處超過 DMA。 首先,作為位置功能,這個評定在一空間被解決的等級可以做,因而允許一映射這個複雜模數。 其次,因為在 nanoindentation 系統的移動質量是更小的,設備的諧振頻率更高,因而允許測試的一個更大的頻率範圍。

在此中討論的這個工作,動態被導航的凹進被使用評定高度增塑的聚氯乙烯 (PVC) 的複雜模數。 從此工作的結果與同一材料的 [4-6] 以前發布結果比較。

對於詳盡的文件覆核和原理的一種完全處理在評定複雜模數後的由動態凹進,请請咨詢參考 [4]。 我們運用此原理於設備和聯絡為了派生這個複雜模數的表達式根據被評定在一個動態凹進實驗的數量 [7 期間]。

受託代購商概要

Agilent G200 nanoindentation 系統可以由在圖顯示的這個概要適當地表示 1. 上半靜態,并且強加得動態強制電磁式。 側向地是僵硬的二根 「葉子」彈簧之前支持受託代購商列,但是兼容朝凹進的方向。 使用三牌照電容排列,位移被評定。 全部三個牌照是圓的盤。 二個外部牌照在足够大這個中心固定在題頭并且有適應的漏洞受託代購商軸。 中心牌照固定在受託代購商軸并且是自由移動垂直在二個外部牌照之間。 觀察在中心二個外部牌照牌照和之一的之間電壓取決於受託代購商列的位置在這個空白內的。

「題頭的」圖 1. 概要 Agilent 納諾受託代購商系統。

實驗法

在此工作測試的高度增塑的 PVC 是產品 3M (耳朵 C-1002-25)。 材料用於提供阻止在和在大量轉動的設備附近下。 材料在小的方形頁、大約 6 英寸在端和 ¼ 到達了 - 请濃厚移動。 頁的一個端機械上被擦亮去除一個表層。 如圖 2. 所顯示,然後一英寸正方形從頁在鋁頑童被削減了并且被掛接。

圖 2. 高度增塑的 PVC (3M 耳朵 C-1002-25) 為測試掛接。

與持續僵硬評定選項和 XP 式致動器的 Agilent 納諾受託代購商 G200 為所有測試使用了。 受託代購商技巧是一臺平面結束的圓柱形打孔機由金剛石製成。 這臺打孔機,顯示在圖 3 上,有 107.1 微米直徑。 一臺平面結束的打孔機的好處此測試的是聯繫範圍是恆定的,聯絡深度的而不是功能。

圖 3. 平面結束了圓柱形打孔機技巧 (XP 式持有人, 107.1µm 直徑)。

Agilent NanoSuite 測試方法 「G 串聯 XP 持續僵硬評定平面的打孔機複雜模數」為此工作使用了。 此測試方法帶領受託代購商進入與測試材料的充分的聯絡,擺動在頻率的範圍的受託代購商,然後運用這個分析。 作為一個特定試驗基地的,頻率功能每個測試產生複雜模數。 在十四個不同站點的十四個測試執行。 用戶定義的輸入被選擇符合赫伯特等報告的試驗條件同一材料的 [4-5]。 測試進行了在室溫。

結果和論述

存貯模數和損失因素的結果在表 4 顯示,并且在符號的 5. 誤差棒表示在這個平均數的一標準偏差。

默認情況下圖 4. 作為頻率如確定和在原處定標功能的存貯模數。 從此工作的結果與凹進和 DMA 得到的以前發布結果比較 [4]。

默認情況下圖 5. 作為頻率如確定和在原處定標功能的損失因素。 從此工作的結果與凹進和 DMA 得到的以前發布結果比較 [4]。

這些圖當前工作的結果與赫伯特等獲得的那些比較 [4-5] 同一材料的。 赫伯特等使用了 DMA (TA 儀器) 和凹進 (Agilent XP 納諾受託代購商)。 对凹進測試,他們使用了一臺平面結束的打孔機相似的直徑 (~100 微米)。 他們使用了不是商業可用的一個自定義凹進測試方法。

在赫伯特和凹進結果之間的協議報告的存在結果等是非常好的。 輕微的區別,特別是在 50 Hz,可能用當前結果的輕微更高的溫度解釋,因為此材料屬性是溫度 [5 的] 一個嚴格的功能。

假使在測試方法和範例幾何上的深刻區別,與 DMA 的協議也是未清的。 「擺動」在 DMA 結果以更高的頻率可能歸結於儀器影響的一個不適於的會計科目,雖然赫伯特等報道儀器根據製造商的指令被校準了。

儀器的諧振頻率 (是否 DMA 或凹進) 相反地取決於這個移動質量。 即一個更大的移動質量意味更低的諧振頻率。 以測試的頻率極大比諧振頻率,儀器回應變得累進更加顯要 - 儀器增量的動態僵硬尖銳。 準確預測此回應變得累進更加重要。 所以,有一個更小的移動質量的一臺測試儀器提供確定實驗好處。

結論

Agilent 納諾受託代購商 G200 順利地用於評定高度增塑的聚氯乙烯的複雜模數。 結果很好與其他獲得的那些一致使用動態機械分析 (DMA)和動態凹進。 動態凹進提供明顯的好處超過 DMA。 首先,複雜模數可以為材料的小的數量被評定局部。 其次,儀器定標是較不重要的,因為一個更小的移動質量意味著儀器有對評定的更小的影響。

參考

[1] I.N. Sneddon, 「在負荷和滲透之間的關係在任意配置文件打孔機的軸對稱的 Boussinesq 問題」, Int。 J. Eng. Sci。,第3捲,頁。 47-56, 1965年。

[2] W.C. 奧利佛史東和 G.M. Pharr, 「確定堅硬和彈性模數的一個被改進的感覺凹進實驗的技術使用負荷和位移」, J. Mater。 Res.,第7捲 (沒有 6),頁。 1564-1583 1992年。

[3] J-L. Loubet, B.N. 盧卡斯, W.C. 奧利佛史東, 「黏彈性屬性的有些評定在 nanoindentation 幫助下的」, NIST 特殊發行,第896捲,頁。 31-34, 1995年。

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全文:
http://www.iop.org/EJ/ abstract/0022-3727/41/7/074021/

[5] 即赫伯特, W.C. 奧利佛史東, A. Lumsdaine, G.M. Pharr, 「評定黏彈性固體結構性工作情況在時間和頻域的使用平面的打孔機凹進」, J. Mater。 Res.,第24捲 (沒有 3), 2009年。

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

[7] J.L. 乾草, P. Agee,即赫伯特, 「在被導航的凹進測試期間的持續僵硬評定」,實驗技術, 2010年 1月。
第一頁: http://dx.doi.org/10.1111/j.1747- 1567.2010.00618.x

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來源: Agilent 技術

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

Last Update: 14. June 2013 06:47

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