Dynamische mechanische Nachgiebigkeitsprüfung (DMCT) für Messungen von Tiefenprofilen und viskoelastischen Eigenschaften
MicroMaterials hat einen neuen Messkopf für dynamische mechanische Nachgiebigkeitsprüfungen entwickelt. Dieses neue Modul ermöglicht Messungen von Tiefenprofilen und viskoelastischen Eigenschaften.
Bei herkömmlicher Indentation wird die Last auf den Indenter kontinuierlich bis zu einem maximalen Wert erhöht, bevor er sie wieder reduziert und so eine Entlastungskurve gegen eine Belastungskurve erzeugt. Aus dieser Kurve kann ein einziger Wert für die Kontaktsteifigkeit bestimmt werden.
Bei einer dynamischen mechanischen Nachgiebigkeitsprüfung (dy- namic mechanical compliance testing, DMCA) wird hingegen die Belastungsrampe von einem sinusförmigen Signal überlagert, so dass effektiv viele Nanoentlastungen während der Belastungsphase beobachtet werden können. Die Entlastungsphase wird für diese Messung nicht verwendet.
Das Verhalten des schwingenden Indenters wird durch eine erzwungene harmonische Bewegung beschrieben. Während der Kalibration werden die Eigenschaften des Systems – Dämpfung, Federsteifigkeit und die Masse des Messkopfes – bestimmt. Mit diesen Systemcharakteristika und den Messwerten der Schwingungsamplitude für eine gegebene Schwingkraft oder Auslenkung können die Werte der Kontaktsteifigkeit entlang der Ladekurve bestimmt werden.
Durch Bestimmung der Phasendifferenz zwischen der induzierten Schwingkraft und der daraus resultierenden Auslenkung des Indenters können auch Speicher- und Verlustmodule von Polymeren gemessen werden.
Für das DMCT-Modul hat MicroMaterials einen verbesserten Ansatz entwickelt, in dem ein zusätzlicher dynamischer 0 - 500 mN Lastkopf mit Soft- und Hardwarefunktionen eingesetzt wird, der eine bessere Kontrolle der Schwingungsparameter verspricht und damit zuverlässigere Daten erzeugt.
Das DMCT-Modul kann verwendet werden für:
- Messung des Tiefenprofils der mechanischen Eigenschaften, wie Härte, Elastizitätsmodul, H/E, Kontaktsteifigkeit
- Messungen der viskoelastischen Eigenschaften, wie Speichermodul, Verlustmodul und tan Delta, bei freigewählten Frequenzen und Temperaturen
Wichtige Bestandteile der Entwicklung sind:
- ein neues Verfahren (Patent angemeldet) zur Optimierung der Kontrolle der Indenterschwingungen bei niedrigen Lasten
- eine Option für nicht konstante Schwingungsamplituden bei der die Schwingungskraft mit der Last variiert, um zu gewährleisten, dass eine feste Schwingungstiefe bei Messungen des Elastizitätsmoduls an metallischen Materialien erreicht wird
- ein neues Lastkopfdesign mit der Möglichkeit einer variablen Dämpfung für eine optimierte Polymer-Analyse. Der neue Lastkopf ist nach wie vor horizontal eingebaut, um so die signifikanten Vorteile für Hochtemperaturmessungen zu erhalten
Hier werden die Möglichkeiten des DMCT-Moduls durch drei Fallstudien erläutert. Es werden metallische Materialien, Dünnschichten und viskoelastische Nanokomposite betrachtet.
