Μηχανικός χαρακτηρισμός λεπτών υμένιων με τη μέθοδο της νανοδιείσδυσης
Date Issued
June 2023
Author(s)
Advisor
Abstract
Η παρούσα πτυχιακή εργασία καταπιάνεται με τα λεπτά υμένια και το μηχανικό χαρακτηρισμό τους αξιοποιώντας τη μέθοδο νανοδιείσδυσης. Αρχικά έγινε μια εισαγωγή, κατά την οποία εξετάστηκαν οι διάφορες μέθοδοι εναπόθεσης λεπτών υμενίων και μια περιληπτική αναφορά για τον τρόπο χρήσης της κάθε μίας. Στη συνέχεια, εξετάστηκαν οι διάφοροι τύποι ακίδων και επιλέχθηκε η γεωμετρία τύπου Berkovich ως η πιο κατάλληλη για την διεξαγωγή των πειραματικών διαδικασιών της νανοδιείσδυσης που ακολούθησαν. Με την ολοκλήρωση της βιβλιογραφικής ανασκόπησης ξεκίνησε το πειραματικό κομμάτι της πτυχιακής με τη χρήση της πλατφόρμας νανοδιείσδυσης Nanotest, Micromaterials ltd.
Πραγματοποιήθηκε διείσδυση κατά μήκος των υμενίων και σε βάθος. Η εγχάραξη (scratch test) έγινε σε τρία είδη υλικών, σε άμορφο υδρογονωμένο άνθρακα (a-C:H) και σε άμορφο υδρογονωμένο άνθρακα με εγκλείσματα τιτανίου (a-C:H:0.25Ti) και με εγκλείσματα αργύρου (a-C:H:0.25Ag), με έξι ξεχωριστές εγχαράξεις για κάθε υλικό για έλεγχο της επαναληψιμότητας των μετρήσεων. Τα αποτελέσματα της παραπάνω διαδικασίας παρέχουν τις απαραίτητες πληροφορίες σχετικά με το βάθος εγχάραξης, το ασκούμενο φορτίο και τη/τον δύναμη/συντελεστή τριβής.
Όσον αφορά τη διείσδυση multidepth, πραγματοποιήθηκαν και πάλι έξι διεισδύσεις για κάθε ένα από τα τρία υλικά, σε βάθος αυτή τη φορά, και εξήχθησαν αποτελέσματα που αφορούν τη σκληρότητα, το μέγιστο βάθος διείσδυσης, καθώς και το μέτρο ελαστικότητας του κάθε υλικού.
Με την ολοκλήρωση των μετρήσεων, προκύπτουν συμπεράσματα για τις ιδιότητες των υλικών που εξετάστηκαν και δίνεται η δυνατότητα σύγκρισης μεταξύ των τριών υλικών και επιλογής του βέλτιστου ανάλογα της εφαρμογής για την οποία προορίζεται.
Πραγματοποιήθηκε διείσδυση κατά μήκος των υμενίων και σε βάθος. Η εγχάραξη (scratch test) έγινε σε τρία είδη υλικών, σε άμορφο υδρογονωμένο άνθρακα (a-C:H) και σε άμορφο υδρογονωμένο άνθρακα με εγκλείσματα τιτανίου (a-C:H:0.25Ti) και με εγκλείσματα αργύρου (a-C:H:0.25Ag), με έξι ξεχωριστές εγχαράξεις για κάθε υλικό για έλεγχο της επαναληψιμότητας των μετρήσεων. Τα αποτελέσματα της παραπάνω διαδικασίας παρέχουν τις απαραίτητες πληροφορίες σχετικά με το βάθος εγχάραξης, το ασκούμενο φορτίο και τη/τον δύναμη/συντελεστή τριβής.
Όσον αφορά τη διείσδυση multidepth, πραγματοποιήθηκαν και πάλι έξι διεισδύσεις για κάθε ένα από τα τρία υλικά, σε βάθος αυτή τη φορά, και εξήχθησαν αποτελέσματα που αφορούν τη σκληρότητα, το μέγιστο βάθος διείσδυσης, καθώς και το μέτρο ελαστικότητας του κάθε υλικού.
Με την ολοκλήρωση των μετρήσεων, προκύπτουν συμπεράσματα για τις ιδιότητες των υλικών που εξετάστηκαν και δίνεται η δυνατότητα σύγκρισης μεταξύ των τριών υλικών και επιλογής του βέλτιστου ανάλογα της εφαρμογής για την οποία προορίζεται.