對于彈塑性材料，不論采用何種壓頭，其載荷P與卸載深度h之間都有如下關(guān)系 一般地，紙張纖維單體的長度為毫米量級、寬度為微米量級，而該測試方法特別適用于微、納觀測量。已有的試驗(yàn)證明：納米壓痕方法對大多數(shù)材料的性能測試是適用的。理論上，該方法同樣適用于對紙張纖維的性能測試，即通過試驗(yàn)，根據(jù)式(5)、(6)可以很方便得到紙張纖維單體以及纖維結(jié)合部位的彈性接觸剛度和彈性模量。3 微壓入壓痕測試法的應(yīng)用 微壓入壓痕測試技術(shù)因其在微、納觀測試中所顯示出的極大便利而得到越來越廣泛的應(yīng)用，不僅可以用于紙張纖維單體、纖維結(jié)合微區(qū)域有關(guān)性能的測試，還可以有更廣泛的應(yīng)用，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1)研究紙張微區(qū)中力學(xué)性能的分布狀況。紙張是由纖維等固體材料構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)型薄材料 ，纖維長度、纖維粗度、纖維強(qiáng)度及纖維之間的結(jié)合程度與成紙的性能有著密切的關(guān)系。由于個體的差異及局部存在缺陷使得紙張纖維各部分的有關(guān)性能是不同的。使用微壓入壓痕測試法可以準(zhǔn)確得到微、納米級區(qū)域的任何部位的力學(xué)性能。2)用于檢測紙張微小區(qū)域的斷裂韌性。材料的斷裂韌性可由下式確定 ： 式中：P為壓頭的最大作用載荷；C為徑向裂紋長度；a為與壓頭形狀相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。試驗(yàn)首先用Berkovich壓頭獲得材料的硬度 和彈性模量E，再用Cube-comer壓頭在材料中產(chǎn)生徑向裂紋，然后即可由上式計算出材料的斷裂韌性。4 結(jié)語 由于微壓入壓痕深度一般控制在微米甚至納米尺度。所以成為薄膜、各類涂層、材料表面及其改性的力學(xué)性能檢測的理想手段，并不斷向微電子、集成微光機(jī)電系統(tǒng)、生物材料、醫(yī)療器材等領(lǐng)域延伸，已成為檢測材料微小區(qū)域力學(xué)性能的有效手段。劉關(guān)華 1，王東愛 1，王靜2(1．天津商學(xué)院；2．解放軍軍事交通運(yùn)輸學(xué)信息來源:包裝工程 2005年第四期
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