Meso é o novo nano.- Prof.Peter Hosemann, UC Berkeley
µTS– Meso Escala sob o quadro de carga universal do microscópio
Sistema de carga universal de escala intermediária sob microscópio
Estados UnidosμTS da Psylotech é um único entreEscala entre a cabeça de nanopressão e o sistema de carga universal macroMicro sistema de teste de materiais universais, que pode passarCombinação de software de imagem digital (DIC) e microscópioMedição sem contato para obterDados de campo de tensão local.
O µTS da Psylotech é um sistema de teste de materiais universais em miniatura que é exclusivamente capaz em escalas de comprimento entre nano-indenters e quadros de carga universais macro. A medição de tensão local sem contato nestas chamadas escalas de comprimento meso vem da correlação de imagem digital (DIC) e da microscopia.
Descrição técnica
μTS tem uma adaptabilidade única para comprimento, velocidade e força em várias escalas:
•Comprimento: limitando o movimento fora do plano, o µTS permite uma correlação efetiva de imagem digital de alta magnificação, apesar das limitações de profundidade de campo nos microscópios ópticos.
•Velocidade: O atuador de parafuso de bola de accionamento direto permite velocidades que cobrem 9 ordens de magnitude. A alta velocidade permite um controle eficaz da carga, estudos dependentes da taxa e testes de relaxamento de rastreamento ou estresse.
•Força: A tecnologia patenteada de sensores de ultra alta resolução fornece uma resolução 100 vezes maior em comparação com as alternativas de medição de tensão.
Baixe e veja a página colorida do produto µTS agora BaixarBrochura do µTS(2018.09.06 atualização).
Aparelhos Grips
|
Como um sistema de teste universal, o μTS está equipado com uma interface de ranura T para diferentes tipos de fixações. A geometria da interface triângulo/plano garante um alinhamento de rotação preciso. Os acessórios padrão disponíveis incluem esticamento, compressão, curvatura de viga e modo misturado Arcan. Também é possível projetar fixações personalizadas de acordo com suas necessidades específicas. Como um sistema de teste universal, o µTS implementa uma interface de fenda T para diferentes tipos de pegas. A geometria da interface triângulo/plano garante um alinhamento rotacional preciso. As seguranças padrão disponíveis incluem tensão, compressão, dobragem da viga e modo misto Arcan. Pergunte-nos como as seguranças personalizadas podem ser projetadas para suas necessidades específicas. |
|
Esticamento ao redor A fixação da peça em suas superfícies superior e inferior pode resultar em movimentos laterales durante a carga. A fixação de alongamento circundante mantém a amostra na superfície vertical ao plano de observação e mantém a amostra efetivamente dentro do plano. Outra vantagem é que as amostras podem ser instaladas muito rapidamente em uma fixação envolvente. A fixação de um espécime em suas superfícies superior e inferior pode levar ao movimento fora do plano durante a carga. As alças de tensão envolvidas mantêm a amostra em superfícies perpendiculares ao plano de observação e têm sido eficazes na manutenção da amostra no plano. Como um benefício adicional, os espécimes podem ser montados muito rapidamente no envolvimento em torno das pegas. |
|
Tensão da pinça Alguns materiais, como filmes ou compostos de fibras picadas, não são propensos à geometria de agarre envolvente. As pegas de fixação podem ser usadas nesses casos. Um ajuste vertical do parafuso do micrômetro pode compensar causas fora do movimento do plano. Além disso, um único parafuso de fixação elimina o binário de fixação assimétrico. |
| Arcano A geometria de agarre Arcan permite o carregamento em modo misto a partir de um quadro de carga uniaxial. A rotação das pegas controla a relação entre o cisalhamento puro e a tensão axial pura. Esta técnica aproveita plenamente a medição de deformação local através da correlação de imagem digital. |
|
Compressão As placas de compressão implementam uma prateleira levemente molhada para manter a amostra antes de a carga ser aplicada. Sob carga, a mola leve deforma-se facilmente à medida que a espécime se expande |
|
|
dobramento da viga Os aparelhos de dobra de três e quatro pontos estão disponíveis. Todos menos um ponto de contato está em um rolo de aço endurecido. O ponto de contato fixo impede a tradução, o que pode dar leituras falsas de conformidade ao usar a conformidade para monitorar o crescimento de rachaduras. Ambos os aparelhos de 3 e 4 pontos implementam a mesma prateleira levemente molhada que as placas de compressão. |
|
Configuração opcional
A modularidade do µTS é tão flexível quanto poderosa. Abaixo estão algumas das opções facilmente configuradas.
Célula de carga de baixa forçaA versão 100N da célula de carga de 1,6 kN fornece uma resolução de força mais fina. Pergunte-nos sobre a resolução da força até 100 nano Newtons.
Aumento da velocidadeUm parafuso de bola de maior passo, pilha de motor aumentada ou tensão de entrada maior podem produzir velocidades de até 250 mm / s, acima dos 80 mm / s do sistema de estoque.
Extensão StokeO curso do instrumento de estoque de 40mm pode ser estendido substancialmente, dependendo da necessidade experimental.
Câmara AmbientalTemperaturas entre -100C e 200C podem ser controladas através da câmara ambiental opcional. Temperaturas mais elevadas também estão disponíveis. As baixas temperaturas exigem nitrogênio líquido.
SEMO µTS pode ser endurecido a vácuo para uso em microscópios eletrônicos de varredura. Por favor, note que o tempo de rasterização, bem como a deriva espacial e temporal complicam o DIC com imagens SEM. A microscopia óptica não tem essas limitações.
Centralização de estágio XUm estágio de posicionamento secundário mantém qualquer espécime dentro do campo de visão do microscópio, independentemente da quantidade de deformação.
Deslocamento amostrado Sensor: Como medida de poupança de custos, o encoder rotativo e o passo do parafuso de bola podem ser usados para inferir deslocamentos em vez do sensor de deslocamento local de alta resolução.
Posicionamento Sub-10nmCom um codificador rotativo de 22 bits montado no motor, um parafuso de bola de 1mm dá ~ 238 picometros de resolução linear. O ruído do sensor e o jitter de sintonia trazem o erro de loop fechado para abaixo de 10nm linearmente.
Pacote chave em mão completoA Psylotech pode fornecer um pacote completo de DIC, incluindo um microscópio Olympus BXFM montado na barra, software Vic2D Correlated Solutions, uma mesa de isolamento de vibração e uma câmera USB3.0 de 4 MP.
Microscópio Raman confocalO µTS da Psylotech foi integrado em um microscópio Raman confocal Witec. O software de controle Psylotest controla o estágio do microscópio para o centramento da amostra.
Atuador de tensão-torçãoUm motor extra é adicionado ao lado fixo do quadro de carga, além de uma célula de carga de força-torque, a fim de facilitar a carga axial e de torção.
Características únicas diferenciação
|
|
O µTS oferece um sofisticado controle de movimento e um alto grau de precisão. É um instrumento versátil, permitindo uma ampla variedade de técnicas experimentais. Projetado para experimentalistas, atenção cuidadosa aos detalhes incluem: |
|
Dimensões em mm
|
|
|
Parafuso de bola O µTS incorpora um parafuso de bola de acionamento direto, em vez de simples parafusos de chumbo accionados através de uma caixa de velocidades. O resultado é menos atrito, melhor controle de movimento e menos manutenção. Além disso, atuadores de parafuso de chumbo são tipicamente limitados a uma faixa estreita de velocidades. |
Software de controle Psylotest O software de controle µTS é escrito no LabVIEW. Ele apresenta filtragem digital específica para o segmento de teste e acionamento de câmera integrado, simplificando os dados e a coordenação de imagem DIC. Os usuários avançados têm a opção de modificar o programa para integrar sistemas externos. |
|
|
Velocidade Sistemas alternativos de parafuso de chumbo são tipicamente limitados a uma faixa estreita de velocidades. O parafuso de bolas de accionamento direto cobre 9 ordens de magnitude em velocidade. Ele pode se mover tão rápido quanto um quadro de carga servohidráulica de tamanho macro ou tão lento quanto a grama crescendo em um dia quente de verão. A alta velocidade permite a versatilidade para mais tipos de testes, incluindo: Estudos dependentes da taxa Testes de carga em passos, como rastejamento ou relaxamento de estresse Controle de carga eficaz -Fadiga |
estágio centração Grandes deformações podem fazer com que uma área específica de interesse saia do campo de visão do microscópio durante uma experiência. Parafusos opostos à esquerda/direita podem mitigar esse problema, mas tal configuração exacerba o problema de centragem para amostras de dobra de viga. Além disso, o que acontece quando a área de interesse não está no centro da amostra? O µTS pode ser configurado com um estágio de centragem. O atuador deste estágio secundário é submetido ao atuador principal do sistema de modo que qualquer relação de movimento pode ser alcançada. O movimento relativo da cabeça transversal não é ligado a 50/50, e até mesmo as amostras de dobra da viga podem ser mantidas dentro do campo de visão. |
|
|
Movimento fora do plano No µTS, a cabeça cruzada fixa, adaptador de agarre de fenda T e célula de carga são integrados em uma única parte cortada de um bloco sólido de 17-4. Esta integração contribui para a captura de imagem in situ de qualidade sob alta ampliação de microscópio. Eliminar os controles de empilhamento de tolerância fora do plano. A integração também simplifica muito o procedimento de alinhamento do sistema. Para controlar ainda mais o movimento fora do plano, as guias lineares duplas são colocadas simetricamente no plano de carga. Quaisquer momentos dos efeitos de atrito são equilibrados e não contribuem para o tom ou bocadeado. Projetos anteriores colocaram guias lineares abaixo do plano de carga, causando problemas de foco sob alta ampliação do microscópio. |
Célula de carga O µTS aproveita a tecnologia patenteada da Psylotech com sensibilidade de 400 mV/V em comparação com 2 mV/V de alternativas strainmeter normalmente encontradas em quadros de carga universais. O aumento da sensibilidade significa cerca de 100 vezes maior resolução, permitindo múltiplas experiências em escala de força. Por exemplo, a célula de carga de 1,6 kN pode ser usada em testes em que normalmente se usaria uma célula de carga de 16 N. Os usuários avançados poderiam aproveitar essa alta sensibilidade para permitir novas experiências, como comprimento de rachadura de conformidade ou substituição de sensores acústicos em testes compostos. |
|
|
Sensor de deslocamento O µTS monitora o deslocamento no eixo com a espécime. Sistemas alternativos implementam medições fora do eixo, de modo que o pequeno passo ou bocado inevitável em experiências do mundo real aparecem como leituras de deslocamento falsas. Em certos casos, a posição rotativa e o passo também são usados para inferir o deslocamento. Com o sensor de deslocamento no eixo de alta resolução, a Psylotech alcançou melhor do que o controle de posição de loop fechado de 5 nm com base no feedback do sensor de deslocamento de cabeça transversal. Tal controle é possível a partir de um atuador de parafuso de bola de grande curso, porque o sensor de feedback mede o deslocamento a jusante do parafuso no trem de carga. |
Vídeo de demonstração
Publicações selecionadas
2021
UT Dallas
Runyu Zhang, Huiluo Chen, Sadeq Malakooti, Simon Oman, Bing Wang, Hongbing Lu, Huiyang Luo,Comportamento de compressão confinado quasi-estático e dinâmico de contas de vidro por micro-raios-X in-situTomografia Computada.
Universidade Purdue
MehdiShishehbor, HyeyoungSon, MdNuruddin, Jeffrey P.Youngblood, ChelseaDavis, Pablo D.Zavattieri,Influência das características de alinhamento e microestrutura sobre as propriedades mecânicas e mecanismos de falha dos filmes de nanocristais de celulose (CNC).
2020
Universidade de Waterloo
Dibakar Mondal, Thomas L. Willett,A extrusão aumenta as propriedades mecânicas dos biomateriais nanocompostos imprimíveis em 3D.
Universidade Clemson
Shabanisamghabady, Mitra,Deslizamento de deslocação e gêmeo de deformação em ligas de alta entropia de baixa energia de falha de empilhamento cúbica centrada no rosto (2020). Todas as dissertações. 2756.
Universidade Purdue
Mitchell L. Rencheck, Andrew J. Weiss, Sami M. El Awad Azrak, Endrina S. Forti, Dr. Nuruddin,
Jeffrey P. Youngblood e Chelsea S. Davis
Materiais de polímeros aplicados ACS (ACS Appl. Polym. Mater. 2020, 2, 578−584),Determinação do Módulo do Filme da Nanocelulose através de Abordagens de Mecânica de Buckling
Universidade de Utah, Departamento de Engenharia Mecânica
Mirmohammad, H., Gunn, T. & Kingstedt, O.T. - Técnicas Experimentais, 2020.Medição de distensão de campo completo in situ na escala de sub-grão usando o método de rede de microscópio eletrônico de varredura.
A Escola de Pós-Graduação da Universidade Nacional de Seul, Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial
Tomas Webbe Kerekes- Melhoria da Sensibilidade de Mecanoluminescência de SrAl2O4: Eu2 +, Dy3 + Composto pelo Método de Curação Ultrasônica.
Universidade de Waterloo, Departamento de Engenharia de Design de Sistemas
Dibakar Mondal e Thomas Willett, Propriedades mecânicas dos biomateriais nanocompostos melhoradas pela extrusão durante a escrita de tinta direta.
Universidade do Tennessee Knoxville, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental
Mohmad Moshin Thakur e Dayakar Penumadu, Compressão triaxial em areias usando FDEM e tomografia computada de raios-X micro.
2019
Laboratório Nacional Argonne
X Zhang, M Li, Parque JS, P Kenesei, JD Almer,Estudo in situ de raios X de alta energia de mecanismos de deformação em aço inoxidável 316 fabricado aditivamente.
Laboratório Nacional Argonne
M Li, X Zhang, JD Almer, JS Park, P Kenesei – 2019,Relatório final sobre a investigação da dinâmica dos grãos em materiais irradiados com raios-X de alta energia.
2018
Laboratório Nacional Lawrence Berkeley / Universidade da Califórnia - Berkeley
Raja, S. N., Ye, X., Jones, M. R., Lin, L., Govindjee, S., & Ritchie, R. O. (2018).Mecanismos microscópicos de transferência de deformação em sensores de deformação de nanopartículas ramificadas de alta faixa dinâmica.Comunicações naturais, 9(1), 1155.
Universidade Clemson
Adams, D., & Turner, C. J. (2018).Um método de corte implícito para processos de fabricação aditiva. Prototipagem Virtual e Física, 13(1), 2-7.
Laboratório de Pesquisa do Exército dos EUA
Cline, J., Wu, V., & Moy, P. (2018).Avaliação das propriedades de tração de fibras individuais (n.º ARL-TR-8299).Laboratório de Pesquisa do Exército dos EUA Aberdeen Proving Ground Estados Unidos.
2017
Universidade da Califórnia - Berkeley
Gu, X. W., Ye, X., Koshy, D. M., Vachhani, S., Hosemann, P., & Alivisatos, A. P. (2017).Tolerância a distúrbios estruturais e comportamento mecânico sintonizável em superredes auto-montadas de nanocristais enxertados por polímerosProcedimentos da Academia Nacional de Ciências, 201618508.
Universidade Clemson
Sane, H. (2017). Uma investigação holística e implementação de sólido celular de origami fluido para morfinação e atuação.
Baikerikar, P. J., & Turner, C. J. (2017, agosto).Comparação de simulações FEA construídas e resultados experimentais para geometrias de osso de cachorro fabricadas aditivamenteNa Conferência Técnica Internacional de Engenharia de Desenho ASME 2017 e na Conferência de Computadores e Informação em Engenharia. Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos.
Laboratório de Pesquisa do Exército dos EUA
Roenbeck, M. R., Sandoz-Rosado, E. J., Cline, J., Wu, V., Moy, P., Afshari, M., Reichert, D., Lustig, S.R., & Strawhecker, K. E. (2017).Sondar as estruturas internas das fibras Kevlar® e seus impactos no desempenho mecânico. Polímero, 128, 200-210.
Cole, D. P., Henry, T. C., Gardea, F., & Haynes, R. A. (2017).Comportamento mecânico de interfase de polímero reforçado com fibra de carbono exposto a cargas cíclicas. Ciência e Tecnologia de Compostos, 151, 202-210.
Universidade Estadual de Iowa, Laboratório Ames
Tian, L., Russell, A., Riedemann, T., Mueller, S., & Anderson, I. (2017).Um composto Al-matriz/Ca-nanofilamentary processado por deformação com baixa densidade, alta resistência e alta condutividadeCiência e Engenharia dos Materiais: A, 690, 348-354.
Czahor, C. F., Anderson, I. E., Riedemann, T. M., & Russell, A. M. (2017, julho).Condutores compostos nanofilamentares Al/Ca processados por deformação para aplicações HVDC.Em Série de Conferências IOP: Ciência e Engenharia de Materiais(Vol. 219, No. 1, p. 012014). IOP Publishing (em inglês).
Universidade de New Hampshire
Knysh, P., chup; korkolis, Y. P. (2017). Identificação da resposta de endurecimento pós-pescoço de metais dependentes da taxa e da temperatura.Jornal Internacional de Sólidos e Estruturas, 115, 149-160.
2016
Universidade de New Hampshire
Zhai, J., Luo, T., Gao, X., Graham, S. M., Baral, M., Korkolis, Y. P., & Knudsen, E. (2016).Modelagem do processo de dano dúctil em titânio comercialmente puro.Jornal Internacional de Sólidos e Estruturas, 91, 26-45.
Ripley, P. W., & Korkolis, Y. P. (2016).Aparato de deformação multiaxial para ensaios de microtubos sob força axial combinada e pressão internaMecânica Experimental, 56(2), 273-286.
Descrição da configuração
Clique na imagem acima para obter instruções de configuraçãoPara configurações típicas, clique na imagem acima.
Tecnologia sobre
As principais tecnologias de controle de movimento para o µTS foram desenvolvidas em um Laboratório de Pesquisa do Exército WMRD SBIR. A colaboração com o Prof. Ioannis Chasiotis da Universidade de Illinois Urbana-Champaign foi crítica para esse esforço. O objetivo era aplicar as lições aprendidas pelo grupo Chasiotis, tornando-as comercialmente acessíveis e mais fácil de usar. No processo, a Psylotech adicionou suas tecnologias de sensores de alta resolução e desenvolveu um atuador de parafuso de bola de posicionamento em escala quase nanométrica para criar o µTS.
Na pressa para entender a escala nano, seis ordens de magnitude na escala de comprimento foram obscurecidas. O µTS aproveita a correlação de imagem digital para medição de deformação local nestas escalas de comprimento "meso" entre 10 mm e 5 nm.