Att Bestämma den Kritiska Rivande Energin av den Tunna Polymern Filmar genom Att Använda Universellt Testa Bearbetar med maskin

Sponsrat av Keysight Teknologier

Täckte Ämnen

Inledning
Teori
Experiment
Resultat
Avslutningar
Hänvisar till
Om Keysight Teknologier

Inledning

Intressera i tunn polymer filmar är ökande i de biologiska vetenskaperna och halvledaren som paketerar såväl som deras populära applikation som att paketera material. Forskare är visningen intresserar, i att studera mekaniska spänningar och bryter också uppförande i mjuka biologiska material [1, 2]. I många sådan applikationer filmar den tunna polymern erfar stränga mekaniska spänningar under båda som behandlar, och faktisk användning. Stunden av dessa filmar mest är hållbar under tänjbara spänningar, dem är mycket benägen till fel på avrivning. Således är det ganska viktigt att veta att frigöraren för kritisk energi klassar under bryter av filmar för exakt materiell design.

En teknik som används gemensamt för att mäta det kritiskt, bryter energi under bryter av gummi-något liknande material är enreva testar [3]. Denna metod fick dess känt, därför att prov för dessa testar består av ett rektangulärt täcker snittet längs dess långa axel för att bilda byx--formad tar prov (se för att Figurera 1). `en Lägger benen på ryggen' av det byx- prov är därefter dragna in motsatsriktningar som skapar rivande handling. Beslutsamhet av kritiskt bryter energi från annan testar metoder kräver exakt beslutsamhet av sprickalängden, eftersom frigöraren för kritisk energi och klassar av sprickaförökning under enreva testar är vilden av sprickalängden och tar prov geometri.

Figurera 1. Schematiskt av byx--revan testa prov.

Denna kort artikel specificerar en ny studie att bestämma det kritiskt bryter energier under avrivning bryter av två olika typer av att paketera tejpar. Enkonst som universellt testa bearbetar med maskin (UTM) från Keysight Teknologier, användes för det framlade arbetet. Keysighten T150 UTM använder ett nanomechanical aktiverande omformarehuvud till jordbruksprodukter laddar tar prov på genom att använda den elektromagnetiska aktiveringen som kombineras med ett kapacitivt mätinstrument för precisera som levererar utstående känslighet över ett stort, spänner av anstränger.

Teori

De kritiska bryter energi från en reva testar är också bekant som rivande energi, som är energin som spenderas per enhetstjocklek per enhetsförhöjning i sprickalängd. Rivande energi inkluderar ytbehandlar energi, bearbetar energi som skingras i plast- flöde, och energi som irreversibly skingras i viscoelastic, bearbetar. Fördelen av att använda byx--revan testar lies i antagandet att alla dessa ändringar i energi är proportionella till sprickalängden och påverkas i första hand av deformeringen i vicinityen av spricka-spetsen. Hence är den sammanlagda energin vilden av forma av testaprov, och styrkorna appliceras långt. Med andra ord även om spänningsfördelningen på spetsen av en revaspricka är komplex, är det vilden av sprickalängden [4].

I matematiskt benämner, arbetet som göras under en reva, testar kan ge sig by:

var F är, är den rivande styrkan och Δcen revan distanserar [3]. Det är viktigt att notera att ändringarna i f8orlängningen av det materiellt mellan spetsen av revan och lägger benen på ryggen är försumbara och ignorerades i denna likställande.

Den rivande energin, eller kritiskt bryta energi, kan vara skriftlig som:

var B är tjockleken av prov. Hence genom att kombinera Likställande 1 och 2:

Det kan bekräftas från Likställande 3, att den kritiska rivande energin är vilden av det initialt tar prov geometri och knäcker längd. Den kritiska rivande energin kunde också ha beräknats genom att använda Likställande 2, även om den mer invecklade sprickalängdmätningen för och, efter revan har testat, är nödvändig att uppnå bra resultat.

Experiment

Två som den olika polymern tejpar, användes för denna studie: Scotch Magi Tejpar 810 från 3M (, Tar Prov dvs. A), och PermanentDubblettPinnen Tejpar från den Henkel Korporationen (, Ta Prov dvs. B). Från materiell säkerhet täcker datan (MSDS) av Sample A, den materiella filma är bekant att vara cellulosaacetat [5]. Sådan information är inte tillgänglig för Sample B; emellertid mest tvåsidig tejpar göras av polypropylene.

Tjockleken av Sample Ais 59μm, eftersom tjockleken av Sample Bis 72μm. En korspricka längs det långt dimensionerar av varje prov introducerades genom att använda en korrakblad. Därefter limmades tvåna som ` lägger benen på ryggen', till två liten papp lappar och monterade i T150en UTM genom att använda de standarda mallfattandena, som visat in Figurera 2.

Figurera 2. Beslag av revan testar prov i Keysighten T150 UTM genom att använda standarda mallfattanden.

Avrivningen testar utfördes under quasistatic ladda på en f8orlängning klassar av 100μm/s. Ladda på prov och provf8orlängning värderar antecknades under att ladda, avrivning och avlastning av prov. Tre olika prov av varje typ av polymern tejpar var utstuderade att få en idé av den statistiska variationen.

Resultat

Ladda-f8orlängningen buktar för Samples A, och B visas in Figurerar 3 (a) och 3 (b), respektive. Det är klart tydligt från dessa resultat som det tar mycket lägre styrka till revan Tar Prov som jämförs för att Ta Prov B.

Figurera 3. Ladda-F8orlängningen svaret under byx--revan testar för (a) Tar Prov A, och (b) Ta Prov B.

Det ickelinjärt segmenterar av buktar, före avrivning och under avlastning, motsvarar till lagrat anstränger energi i lägger benen på ryggen av prov. Den genomsnittliga styrkan under avrivningen som är processaa för Sample A, är 49mN, och för Sample är B 100mN. Det är viktigt att notera att de små växlingarna i styrkan värderar under avrivning inte är att stoja från instrumentera men pinne-snedsteget uppförandet som observeras under bryter ganska tack vare i många polymrer. Maximan uppstår, när sprickan fördjupa, och minimina föreställer sprickagripande [6]. Mellanrummet av dessa växlingar förbinder antagligen till morfologin av det materiellt, liksom fördelningen av crystalline, och amorphous arrangerar gradvis. Emellertid är den systematiska microstructural karakteriseringen nödvändig fullständigt att förstå pinne-snedsteget uppförandet.

De beräknade rivande energierna (Likställande 3) för båda tar prov listas in Bordlägger 1, tillsammans med den rivande styrkan och filmar tjocklek. Ta Prov högre rivande energi för B-utställningar som jämförs för att Ta Prov A. Ett skulle bruk Tar Prov B i applikationer var högre motstånd till revan är nödvändigt.

Bordlägga 1. Resultat av byx--revan testar på polymern filmar.

Filma Tjocklek
(µm)
Rivande Styrka
(mN)
Kritisk Rivande Energi
(N/m)
Ta Prov A 59 52 ± 2 ± 1750; 80
Ta Prov B 72 97 ± 1 ± 2700; 22

Rivande energi är av detalj intresserar för att planlägga material, och microstructures av den tunna polymern filmar för olika applikationer. Notera att avkrävanaturen av den materiella morfologin och dess verkställer på den rivande energin var utanför räckvidden av denna studie. Framtida arbete kan potentiellt utgjuta mer på bryta som är processaa av den olika polymern, filmar lätt.

Avslutningar

Den kritiska rivande energin för två kommersiellt - den tillgängliga polymern tejpar mättes via byx--revan testar genom att använda en Keysight T150 UTM. Instrumentets kapacitet att mäta litet laddar, tillsammans med dess kickstyrkaupplösning, möjliggjorde tillfångatagandet av variationer i styrka under avrivning av den tunna polymern filmar, som bör inspirera nya studier att bestämma verkställa av morfologi, och crystallinity på avkrävanaturen av sprickaförökningen i dessa filmar. Den Liknande revan testar kan också utföras på annat biologiskt tar prov, liksom microalgae, var det är svårt att kontrollera ta prov dimensionerar.

Hänvisar till

1. Mach, K.J., D.V. Nelson och M.W. Denny, ”Tekniker för förutsägelse livstidarna av vinka-sopade macroalgae: en abc-bok bryter på mekaniker, och sprickatillväxt,” Förar Journal över av Experimentell Biologi, 2007. 210: p. 2213-2230.
2. Mach K.J., o.a., ”Död vid lilla styrkor: en bryta och tröttar ut analys av vinka-sopade macroalgae,” Förar Journal över av Experimentell Biologi, 2007. 210: p. 2231-2243.
3. Avvärja, I.M. och J. Sweeney, Den Mekaniska Rekvisitan av Fasta Polymrer 2008: John Wiley och Sons, Ltd.
4. Greensmith, H.W. och A.G. Thomas, ”Brister av gummi. III. Beslutsamhet av revarekvisita,” Förar Journal över av PolymerVetenskap, 1955.18(88): p. 189-200.
5.
http://www.ivinc.com/pdf/MSDS/Scotch%20Magic%20Tape,%20Post-It%20Notes,%20Post-It%20Flags.pdf.
6. Anderson T.L., Bryter Mekaniker: Grunder och Applikationer: CRC-Press.

Om Keysight Teknologier

Keysight är en global elektronisk mätningsteknologi och marknadsför ledareportion för att omforma dess kunders mätning erfar till och med innovation i radio-, modul- och programvarulösningar. Keysight ger elektronisk mätning instrumenterar och system och släkt programvara, programvarudesign bearbetar och servar använt i designen, utvecklingen, tillverkningen, installationen, utplaceringen och funktionen av elektronisk utrustning. Information om Keysight är tillgänglig på www.keysight.com.

Källa: Keysight Teknologier

För mer information på denna källa behaga besökKeysight Teknologier.

Date Added: May 17, 2012 | Updated: Dec 16, 2014

Last Update: 16. December 2014 12:32

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit