보편적인 시험기를 사용하는 얇은 중합체 필름의 중요한 찢기 에너지 결정

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참고
Agilent 기술에 관하여

소개

얇은 중합체 필름에 있는 관심사는 포장 재료 만큼, 뿐 아니라 그들의 대중적인 응용 포장하는 생물학 및 반도체에서 증가하고 있습니다. 연구원은 또한 연약한 생물학 물자 [1, 2]에 있는 기계적인 긴장 및 골절 행동 공부에 있는 관심사를 보여주고 있습니다. 많은 그 같은 응용에서는, 얇은 중합체는 취급하는 둘 다 및 실제적인 사용법 도중 경험 가혹한 기계적인 긴장을 촬영합니다. 이 필름의 대부분이 인장 응력의 밑에 튼튼한 동안, 찢기에 실패에 아주 수그립니다. 따라서, 정확한 물자 디자인을 위한 필름의 골절 도중 임계 에너지 방출 비율을 아는 것이 확실히 중요합니다.

물자 고무 같이의 골절 도중 중요한 파쇄 에너지를 측정하기 위하여 일반적으로 이용된 1개의 기술은 trouser 눈물 시험 [3]입니다. 이 방법은 trouser 모양 견본을 형성하기 위하여 이 시험을 위한 견본이 그것의 긴 축선에 따라서 직사각형 장 커트로 이루어져 있기 때문에 그것의 이름을 얻었습니다 (숫자 1)를 보십시오. trouser 견본의 ` 다리는' 방향 반대 위치에 그 때 찢는 활동을 만들기 위하여 끌어당겨집니다. 그밖 시험 방법에서 중요한 파쇄 에너지의 결심은 trouser 눈물 시험 도중 균열 번식의 임계 에너지 방출 그리고 비율이 균열 길이와 견본 기하학의 무소속자이더라도 반면, 균열 길이의 정확한 결심을 요구합니다.

trouser 눈물 시험 견본의 숫자 1. 개략도.

이 적요 약품은 최근 포장 테이프의 2가지의 다른 모형의 찢는 골절 도중 중요한 파쇄 에너지를 결정하기 위하여 연구 결과를 선발합니다. Agilent 기술에서 최신식 (UTM) 보편적인 시험기는 제출된 일을 위해 이용되었습니다. Agilent T150 UTM는 nanomechanical 움직이는 변형기 긴장의 큰 범위에 걸출한 감도를 전달하는 정확한 전기 용량 계기와 결합된 전자기 발동을 사용하여 견본에 짐을 일으키기 위하여 헤드를 고용합니다.

이론

눈물 시험에서 중요한 파쇄 에너지는 일컬어 균열 길이 부대 증가 당 부대 간격 당 쓰인 에너지인 에너지를 찢고 있습니다. 찢는 에너지는 플라스틱 흐름 공정에서 표면 에너지, 낭비된 에너지, 및 점성과 탄성을 지니는 프로세스에서 돌이킬 수 없 낭비된 에너지를 포함합니다. trouser 눈물 시험 사용의 이점은 에너지에 있는 이 변경 모두가 균열 길이에 비례적이고 개악에 의해 균열 끝 부근에 1 차적으로 영향을 받다 가정에서 속입니다. 그러므로, 총에너지는 시험 견본의 모양의 무소속자이고 쪽은 군대 적용됩니다. 즉 눈물 균열의 끝에 긴장 배급은 복잡하더라도, 균열 길이 [4]의 무소속자입니다.

수학 용어에서는, 눈물 시험 도중 일된 주어질 수 있습니다:

F가 있는 곳에 찢는 군대 및 Δc는 눈물 거리 [3]입니다. 눈물의 끝과 이 방정식에서 다리 사이 물자의 연장에 있는 변경이 사소하 묵살되었다는 것을 주의하는 것이 중요합니다.

찢는 에너지, 또는 중요한 파쇄 에너지는, 다음과 같음 쓰여질 수 있습니다:

B가 견본의 간격인 곳에. 그러므로, 방정식 1과 2를 결합해서:

중요한 찢는 에너지가 처음 견본 기하학 및 균열 길이의 무소속자이다 방정식 3에서 확인될 수 있습니다. 중요한 찢는 에너지는 또한 방정식 2를 사용하여 좋은 결과를 달성하기 위하여 눈물 시험이 필요할 전후에, 더 복잡한 균열 길이 측정 산출될 수 있었습니다.

실험

2개의 다른 중합체 테이프는 이 연구 결과를 위해 사용되었습니다: 3M (Henkel에서 스코틀랜드 마술 테이프 810 기업 (B) i.e, 견본에서 i.e, 견본 아)와 영원한 두 배 지팡이 테이프. 견본 A의 물자 안전 (MSDS) 자료표에서, 필름 물자는 셀루로스 아세테이트 [5]이기 위하여 알려집니다. 그 같은 정보는 견본 B를 위해 유효하지 않습니다; 그러나, 이중 면 테이프는 폴리프로필렌으로 만듭니다.

견본 Ais 59μm의 간격, 반면 견본 Bis 72μm의 간격. 각 견본의 긴 차원에 따라서 1개의 예리한 균열은 예리한 면도날을 사용하여 소개되었습니다. 다음 2개의 ` 다리는' 2개의 작은 마분지 피스에 접착제로 붙고 T150 UTM에서 표준 템플렛 그립을 사용하여 숫자 2.에서 보이는 것처럼, 거치되었습니다.

표준 템플렛 그립을 사용하는 Agilent T150 UTM에 있는 눈물 시험 견본의 숫자 2. 설치.

찢는 100μm/s.의 연장 비율로 준정적인 선적의 밑에 수행되었습니다. 견본과 견본 연장 가치에 짐은 견본의 선적, 찢고는, 그리고 내리기 도중 기록되었습니다. 중합체 테이프의 각 모형의 3개의 다른 견본은 통계적인 변이의 아이디어가 생각나기 위하여 공부되었습니다.

결과

견본 A와 B를 위한 짐 연장 곡선은 숫자 3에서 보입니다 (아)와 3 (b), 각각. 그것은 B.를 간색하기 위하여 비교된 눈물 견본 A에 매우 더 낮은 군대에게 취하는 이 결과에서 명확하게 분명합니다.

(a) 견본 A를 위한 trouser 눈물 시험 도중 숫자 3. 짐 연장 반응과 (b)는 B.를 간색합니다.

곡선의, 찢기 이전에 그리고 내리기 도중 비선형 세그먼트는 견본의 다리에 있는 저장한 변형 에너지에, 대응합니다. 견본 A를 위한 찢는 프로세스 도중 평균 군대는 49mN이고 견본을 위해 B는 100mN입니다. 찢는 도중 군대 가치에 있는 작은 동요가 계기가에서 소음 아닙니다 아니라 많은 중합체에 있는 골절 도중 관찰된 지팡이 미끄러짐 행동 오히려 때문이 주의하는 것이 중요합니다. 최대는 균열이 연장하골 최소한이 균열 검거 [6] 나타낼 때 생깁니다. 이 동요의 간격은 크리스탈과 무조직 단계의 배급과 같은 물자의 형태학과 가장 가능하게 관련됩니다. 그러나, 체계적인 microstructural 특성은 필요합니다 완전히 지팡이 미끄러짐 행동을 이해하기 위하여.

산출된 찢는 에너지 (두 견본 전부를 위한 방정식 3)는 찢는 군대와 필름 간격과 더불어 도표 1에, 목록으로 만들어집니다. 견본 B는 A.를 간색하기 위하여 비교된 높이 찢는 에너지를 전시합니다. 1개는 고저항 응용에 있는 찢기 위하여 견본 B를 필요합니다 이용할 것입니다.

trouser 눈물의 도표 1. 결과는 중합체 필름에 시험합니다.

  필름 간격
(µm)
찢는 군대
(mN)
중요한 찢는 에너지
(N/m)
A를 간색하십시오 59 52 ± 2 1750년 ±; 80
견본 B 72 97 ± 1 2700 ±; 22

찢는 에너지는 다른 응용을 위한 얇은 중합체 필름의 물자 그리고 미세 디자인을 위한 특정 관심의 입니다. 물자 형태학의 정확한 본질 및 찢는 에너지에 대한 그것의 효력이 이 연구 결과의 범위 밖에서 이었다는 것을 유의하십시오. 장래 일은 잠재적으로 다른 중합체 필름의 골절 프로세스에 추가 광명을 비춰줄 수 있습니다.

결론

2개의 상업적으로 이용 가능한 중합체 테이프를 위한 중요한 찢는 에너지는 Agilent T150 UTM를 사용하여 trouser 눈물 시험을 통해 측정되었습니다. , 그것의 높은 군대 해결책과 더불어 측정하는 계기의 기능은 새로운 연구 결과를 이 필름에 있는 균열 번식의 정확한 본질에 대한 형태학과 결정성의 효력을 결정하는 고무시켜야 하는 얇은 중합체 필름의 찢기 도중, 작은 짐을 군대에 있는 변이의 붙잡음을 가능하게 했습니다. 유사한 눈물 또한 그밖 생물학 견본에 견본 차원을 통제하는 것은 어려운 microalgae와 같은 수행될 수 있습니다.

참고

1. Mach, K.J., D.V. 넬슨, 및 M.W. Denny, "파 공중 소탕된 macroalgae의 일생 예상을 위한 기술: 골절 기계공과 균열 성장에 프라이머," 실험적인 생물학, 2007년. 210의 전표: p. 2213-2230.
2. Mach, K.J., 그 외 여러분, "작은 군대에 의하여 죽음: 파 공중 소탕된 macroalgae의 골절과 피로 분석," 실험적인 생물학, 2007년. 210의 전표: p. 2231-2243.
3. 병동, I.M. 및 J. Sweeney 의 단단한 중합체 2008년의 기계적 성질: 죤 윌에이와 아들, 주식 회사.
4. Greensmith, H.W. 및 A.G. 토마스, "고무의 파열. III. 눈물 속성의 결심," 중합체 과학의 전표, 1955.18(88): p. 189-200.
5.
http://www.ivinc.com/pdf/MSDS/Scotch%20Magic%20Tape,%20Post-It%20Notes,%20Post-It%20Flags.pdf.
6. 앤더슨, T.L. 의 골절 기계공: 기본과 응용: CRC 압박.

Agilent 기술에 관하여

Agilent 기술 나노 과학 계기에 의하여 심상 시키고, 조작하고, 행동 전기, 화학, 생물학, 분자, 그리고 원자 다양한 nanoscale가 성격을 나타냅니다. 나노 과학 계기, 부속품, 소프트웨어, 서비스 및 소모품의 우리의 성장하고 있는 수집은 당신이 nanoscale 세계를 이해할 필요가 있는 실마리를 제시할 수 있습니다.

Agilent 기술은 높 정밀도 원자 군대 현미경의 유일한 (AFM) 연구 필요를 충족시키기 위하여 광범위를 제안합니다. Agilent의 높게 설정 가능한 계기는 필요가 생기는 때 시스템 기능을 확장하는 것을 허용합니다. Agilent의 산업 주요한 환경 온도 시스템 및 유동성 취급은 우량한 액체 및 연약한 물자 화상 진찰을 가능하게 합니다. 응용은 재료 과학, 전기화학, 중합체 및 생활 과학 응용을 포함합니다.

Date Added: May 17, 2012 | Updated: Jul 15, 2013

Last Update: 15. July 2013 16:13

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