KLA Instruments 小課堂

定期分享KLA Instruments旗下產(chǎn)品的各種技術(shù)資料、應(yīng)用筆記和使用指南。

旗下產(chǎn)品包括：輪廓儀、納米壓痕儀、薄膜測(cè)厚儀、方阻測(cè)量?jī)x以及晶圓缺陷檢測(cè)系統(tǒng)。

日前，KLA Instruments亮相一年一度的2024中國(guó)材料大會(huì)，并借此次機(jī)會(huì)展出納米壓痕儀、光學(xué)輪廓儀、探針式輪廓儀、電阻測(cè)量?jī)x的多款重點(diǎn)機(jī)型。期待您的蒞臨。

“中國(guó)材料大會(huì)”是中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)的學(xué)術(shù)年會(huì)，是重要的系列品牌會(huì)議之一，是中國(guó)新材料界學(xué)術(shù)水平很高、涉及領(lǐng)域很廣、前沿動(dòng)態(tài)很新的超萬(wàn)人學(xué)術(shù)大會(huì)，是面向國(guó)家重大需求、推動(dòng)新材料前沿重大突破的高水平品牌大會(huì)。大會(huì)涵蓋能源材料、環(huán)境材料、先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料、功能材料、材料設(shè)計(jì)制備與評(píng)價(jià)等5大類(lèi)主題，距今已成功舉辦23屆。

分割線

小課堂-本期課程：

在低溫下對(duì)小尺度丁苯橡膠進(jìn)行納米壓痕的動(dòng)態(tài)力學(xué)分析

丁苯橡膠 (SBR) 是一種合成橡膠聚合物，旨在取代天然橡膠。SBR因其彈性性能和耐磨特性而廣泛應(yīng)用于輪胎、粘合劑、電池、揚(yáng)聲器和建筑材料中。

本次研究，利用KLA高精度納米壓痕儀的DMA功能，在低溫條件下對(duì)SBR 橡膠的儲(chǔ)存模量進(jìn)行分析。

丁苯橡膠（SBR）的化學(xué)公式

實(shí)驗(yàn)方法

配備載荷分辨率小于1nN的IF50加載器和 50μm 直徑的平壓頭的 KLA 納米壓痕，對(duì)安裝在制冷樣品臺(tái)的 SBR 進(jìn)行DMA測(cè)試，樣品可冷卻到 -60°C以下，整個(gè)變溫過(guò)程由PID控制，加熱和冷卻同步工作，整個(gè)測(cè)試中，制冷樣品臺(tái)的外殼始終維持在室溫。惰性氣體充滿樣品腔室，以減輕其與大氣的化學(xué)反應(yīng)，并防止在樣品表面結(jié)霜。

KLA DMA 測(cè)試技術(shù)

ProbeDMA 是一種動(dòng)態(tài)納米壓痕測(cè)量技術(shù)，用于測(cè)量不同頻率下的材料的粘彈性。ProbeDMA 可在樣品表面的特定區(qū)域定量的進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性的測(cè)量。此外，相較與傳統(tǒng)DMA機(jī)臺(tái)，ProbeDMA 更可精確的測(cè)試聚合物涂層和薄膜。

ProbeDMA 測(cè)試流程如下圖所示。

ProbeDMA 在所有 KLA 納米壓痕上都可用，且可以與各種平壓頭配合使用。KLA 可在各個(gè)壓痕型號(hào)上提供從 -60°C 到 800°C 的變溫樣品臺(tái)。該控溫范圍可確保在各種材料上進(jìn)行變溫實(shí)驗(yàn)和蠕變實(shí)驗(yàn)。

結(jié)果與總結(jié)

丁苯橡膠（SBR）的隨溫度變化和頻率變化的儲(chǔ)存模量的對(duì)數(shù)-對(duì)數(shù)結(jié)果如下圖。

丁苯橡膠的儲(chǔ)存模量隨溫度和頻率變化

三個(gè)測(cè)試溫度分別為室溫、-28.5°C 和 -66.0°C ，在三個(gè)溫度下分別從 1Hz 測(cè)到 200Hz 。隨著溫度降低，儲(chǔ)存模量顯著增加，1Hz 21.0°C 時(shí)為 80MPa，而 1Hz -66°C 時(shí)為 1600MPa。

變溫條件下儲(chǔ)存模量明顯的變化，凸顯了在DMA測(cè)試中變溫附件的重要性。