наноиндентирование иначе индентирование (англ. nanoindentation) — испытание материала методом индентирования (вдавливания в поверхность образца специального инструмента — индентора), применяемое к нанообъемам материала (тонкие пленки и покрытия, микро- и нанострукруры).

Описание

Индентирование производится вдавливанием в изучаемый образец индентора, обладающего известными механическими свойствами — формой, модулем упругости и т. д., с заданным усилием. Далее либо исследуется форма и размер пятна контакта, либо строится кривая зависимости положения индентора от нагрузки. В первом случае требуется более простое оборудование, во втором удается получить больше информации о материале. При переходе к наномасштабам для изучения пятна контакта требуется атомный силовой микроскоп либо сканирующий электронный микроскоп, поэтому наноиндентирование практически всегда проводится со снятием кривой нагрузка/внедрение.

Индентирование с целью измерения твердости образца обычно проводится одним из стандартизированных способов и с помощью стандартизированных инденторов. Наиболее аспространенными методами определения твердости материалов являются тест Викерса, тест Бринелля, тест Роквелла.

Для определения модуля упругости методом индентирования требуется построить диаграмму нагрузка/внедрение. Наклон этой диаграммы при разгрузке, т. е. снижении действующей силы до нуля, определяется модулем упругости материала. Однако в связи с ростом влияния поверхностных эффектов в наномасштабах полностью учесть влияние пластической зоны у кончика индентора и сил адгезии на текущий момент невозможно.

Определение пластических и реологических свойств материала при индентировании требует не только фиксации кривой нагрузка/внедрение, но и измерения зависимости этих параметров от времени.

Оборудование для наноиндентирования требует высочайшей точности изготовления и настройки. Проведение испытаний подразумевает полную изоляцию материалов, так как малейшие температурные и атмосферные флуктуации способны сильно исказить результаты.

Иллюстрации

Установка «Наноскан 3D», предназначеная для исследования материалов методами индентирования и
Установка «Наноскан 3D», предназначеная для исследования материалов методами индентирования и царапания в наномасштабе.

Авторы

  • Горячева Ирина Георгиевна
  • Шпенёв Алексей Геннадьевич

Источники

  1. Nanoindentation // Wikipedia, the free Encyclopedia. — http://en.wikipedia.org/wiki/Nanoindentation (дата обращения: 27.06.2010).
  2. Игнатович С. Р. и др. Определение микромеханических характеристик поверхности материалов с использованием наноиндентометра «Микрон-гамма» // Вестник Харьковского нац. авт.-дор. ун-та. 2008. Т. 42. С. 86–90.

Напишите нам