O nanoprensador é um instrumento de teste de propriedades mecânicas de materiais de alta precisão que é usado de acordo com as especificações operacionais para garantir a precisão dos dados e a estabilidade do instrumento. Abaixo estão detalhes sobre o uso do nano-pressor, cobrindo todo o processo da preparação à análise de dados.

I. Preparação prévia

Inspeção de instrumentos e preparação ambiental

- Verifique se a fonte de energia do instrumento, a fonte de ar (se necessário) está conectada corretamente e verifique se a cabeça de rolo, a mesa de carregamento, o microscópio e outros componentes estão limpos e não danificados.

- Coloque o instrumento em uma mesa de trabalho suave para evitar interferências de vibração externa, recomenda-se usar óculos de proteção para evitar danos por salpicaduras.

Pre-aquecer o instrumento até a temperatura definida (normalmente de 30 minutos a 1 hora) antes da inicialização, especialmente para sistemas de cerâmica piezoelétrica ou bobinas, para garantir um desempenho estável.

2. Preparação e instalação da amostra

- A amostra deve ser cortada para o tamanho apropriado (por exemplo, 10 mm x 10 mm), a superfície é polida para o efeito espelho e limpeza por ultra-som para remover os poluentes.

- Fixe a amostra com fixações especiais para garantir que a superfície é vertical com a cabeça de prensa, evitando inclinações que causem deformações de encolhimento anormais

Definição de parâmetros e calibração

1. Seleção e calibração da cabeça

- Escolha o tipo de cabeça de pressão de acordo com as necessidades de teste (por exemplo, cabeça de pressão Berch, cabeça de pressão triangular) e verifique o raio da ponta da cabeça de pressão e o desgaste.

- Usando blocos de dureza padrão (como quartzo fundido) para calibrar a cabeça de laminação, obtendo a curva de carga-deslocamento através de múltiplas encolhimentos, calculando a área de contato real e os valores de dureza, corrigindo erros do sistema.

2. Configuração de parâmetros experimentais

- Para definir os parâmetros de carga máxima (por exemplo, 100 μN-10 mN), profundidade de pressão (por exemplo, 100 nm-5 μm) e taxa de carga (por exemplo, 0,5 mN / s), é necessário ajustar de acordo com a dureza do material para evitar danos à cabeça de pressão ou amostra por sobrecarga.

Definir um programa de carregamento-manutenção-desinstalação (por exemplo, modo de carga trapezoidal) e definir a frequência de amostragem de dados (geralmente ≥ 1 kHz).

III. Processo operacional de teste

1. Teste de encolhimento

- Após iniciar o procedimento, a cabeça de pressão de manipulação aproxima-se lentamente da superfície da amostra e ajusta-se ao estado de contato (calibração de ponto zero).

- Carregar a carga de acordo com o programa configurado, monitorar a curva de carga-deslocamento em tempo real, observar a fase de deformação elástica e deformação plástica.

- Depois de desmontar, aguarde um tempo (por exemplo, 30 segundos) para eliminar o efeito da deriva térmica, antes de fazer o próximo encolhimento.

Medição multiponto e controle repetitivo

A mesma amostra precisa ser moldada várias vezes (geralmente ≥ 5 vezes) para obter uma média para melhorar a confiabilidade dos dados.

- Evite a distância muito próxima entre os encolhimentos (recomendado ≥ 10 vezes a profundidade do encolhimento), evitando que a sobreposição de campos de tensão cause erros.

Tratamento e análise de dados

1. Tratamento da curva de carga-deslocamento

- Registrar a curva de carga e desmontagem, calcular a rigidez de contato combinando a carga máxima (P_max) e a profundidade de contato (h_c) com a inclinação do segmento de desmontagem (S):

\[ H = \frac{P_{\text{max}}}{A} \quad \text{onde} \quad A = f(h_c) \]

Na fórmula, A é a área de projeção de encolhimento, determinada pela geometria da cabeça de encolhimento multinômica.

- O módulo elástico é calculado pelo modelo de futebol de rugby e os parâmetros do material, como a proporção de Poisson, devem ser inseridos.

Fontes de erros e correções

- Erros comuns incluem deriva térmica, desgaste da cabeça de pressão, rugosidade da superfície da amostra, etc., que precisam ser corrigidos através de calibração e experimentos em vazio.

Para materiais macios ou películas finas, é necessário usar um modelo de correção do efeito de base (por exemplo, o modelo King).

Manutenção do instrumento e precauções

1. Manutenção diária

- Limpe a cabeça e o banco de amostras após o teste para evitar que partículas residuais afetem os experimentos posteriores.

Verifique regularmente a agudeza da cabeça de pressão, caso o desgaste seja grave e precise ser substituído ou recalibrado.

- Mantenha uma tampa à prova de poeira durante o armazenamento para evitar que o ambiente úmido cause moldagem dos componentes ópticos.

2. Especificações operacionais

- Evite frequentemente mudar de direção de carga para evitar falhas de sobreaquecimento de cerâmica piezoelétrica.

- Operação de sobrecarga é estritamente proibida, a profundidade de encolhimento geralmente não excede 10 vezes o raio da cabeça de pressão.

- Os dados devem ser armazenados em tempo real para verificar o estado do instrumento e recalibrar em caso de corte repentino de energia.