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