DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu
ŠUMARSKI LIST 9-10/2006 str. 33 <-- 33 --> PDF |
I. Grbac, R. Ojurović: PRIMJENA NANOTEHNOLOGIJE U INDUSTRIJAMA BAZIRANIM NA . Šumarski list br. 9–10, CXXX (2006), 411-420 Evolucija tehnike indentacije razvijala se u smjeru smanjivanja veličine volumena interakcije, čime je omogućeno mjerenje mehaničkih svojstava malih dijelova. Međutim, smanjivanjem opterećenja indentacije odgovarajuća smanjenja dubine prodiranja indentora i volumena interakcije značit će da izmjerenim mehaničkim svojstvima sve više dominira materijal na samoj površini. Slika 3 shematski prikazuje približan raspon primijenjene sile, površinu otiska (urez) koju je ostavio indentor, volumen interakcije i veličinu dijela koji se mogu izmjeriti makroindentacijom (Tehnike Brinell i Rockwell), mikroindentacijom (Tehnike Vickers i Knoop), nanoindentacijom i AFM mikroskopom. Obično se AFM mikroskopija ne koristi kao tehnika indentacije, međutim, AFM mikroskop može se koristiti kao nanoindentor za ispitivanje mehaničkih svojstava materijala u prvih nekoliko nanometara od površine. Ali zbog teškoća u preciznom kalibriranju opterećenja, pomaka i oblika indentora kod AFM mikroskopa primjena ovih instrumenata za precizna mjerenja nalik nanoindentaciji i dalje je visoko specijalizirana tehnika. Češće se AFM mikroskop Slika 3. Shematski prikaz približnih raspona a) primijenjenog opterećenja u odnosu na površinu otiska indentora; te b) interakcija volumena u odnosu na veličine mjernog objekta (kao i veličine mjerenog obilježja drva) kod makroindentacije, mikroindentacije, nanoindentacije i mikroskopije atomske sile (AFM). Figure 3 Schematic representation of the approximate ranges of a) applied load versus measurable feature sizes (and wood feature size) for macroindentation, microindentation, nanoindentation and AFM koristi paralelno s tehnikama nanoindentacije te priskrbljuje informacije o površinskoj topografiji i kemijske informacije, a uključuje se u Slici 3 kao referenca. Makroindentacija koristi se indentorom relativno velikog promjera (10-milimetarska kugla kod testiranja po Brinellu), visokim opterećenjima i dubokom indentacijom pa se mehanička svojstva mjere na temelju većeg volumena interakcije, obično u širokom rasponu staničnih struktura, pri čemu će vrijednosti tvrdoće biti otprilike razmjerna gustoći drva. Ova tehnika mjerenja mehaničkih svojstava može se izravno primijeniti na ponašanje drvenog poda na udarac (poput padajućeg predmeta) ili ogrebotine (poput stohce koja se kliže). Slično tomu, mikroindentacija koristi indentor manjeg promjera s nižim opterećenjem pa je i odgovarajući volumen interakcije manji. Ova vrsta mjerenja mehaničkih svojstava može se izravno primijeniti na oštre abrazivne čestice (poput pijeska, zemlje i stakla) koje udaraju na ih grebu površinu drva. Kod nanoindentacije mnogo manja primijenjena opterećenja dovesti će do osjetno manjeg volumena interakcije te se mogu mjeriti mehanička svojstva osjetno manjih predmeta. Međutim, za razliku od makro i mikroindentacije, dobiveni rezultati teže se dovode u vezu s fizikalnim svojstvima punog—>masivnog drva. Volumen interakcije u tom je slučaju dovoljno malen da na izmjerena mehanička svojstva ne utječu hijerarhijske strukture drva višeg reda vehčine (struktura stanične stijenke, godova i ostalo). Ali na njih i dalje utječu ultrastruktura (struktura matrice fibrila) i interakcija polimeme komponente drva. Nanoindentacijom se mogu izmjeriti mehanička svojstva unutar stanične stijenke, Slika 4. Snimak AFM-om pokazuje seriju od osam indentacija unutar podsloja S2 stanične stijenke. Strelice pokazuju prvu i posljednju indentaciju u seriji, a smanjena veliči na indentacije posljedica je manjeg maksimalnog opte rećenja kod svake sljedeće indentacije. Figure 4 AFM’s image showing a series of eight indents within the S2 layer of a cell wall. The arrows point to the first and last indents in the series, where the decreasing indent si ze resulted from the lower maximum applied load for each indent |