Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Pomiary tarcia spoczynkowego w miniaturowych łożyskach ślizgowych polimer-polimer

Nolbert D., Kusznierewicz Z., Rymuza Z.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2011

|

R. 57, nr 7

760-763

PL

Artykuł prezentuje metodykę i przykładowe wyniki badań tarcia spoczynkowego miniaturowych łożysk ślizgowych polimer-polimer. Przedstawiono parametry badanych łożysk, budowę stanowiska badawczego z uwzględnieniem elementów toru akwizycji danych, metodykę przeprowadzania pomiarów wraz z wartościami zadawanych parametrów wejściowych oraz sposób obróbki danych pomiarowych. W dalszej części przedstawiono wybrane wyniki badań tarcia oraz wnioski z przeprowadzonych eksperymentów.

EN

This paper presents methodology and selected results for friction test experiments on miniature journal polymer-on-polymer bearings. There is not so much data regarding polymer versus polymer frictional contacts in particular used in miniature devices. In the first paragraph there is introduction followed by second paragraph with test rig design (Fig. 1), tested bearing dimensions (Fig. 2) and all experimental parameters. Step-by-step experiment process, data acquisition and 3-stage data processing is described. The method for experimental estimation of the static friction coefficient is shown. In the third paragraph the discussion of the experimental results is presented. On several plots the selected experimental data are show illustrating influence of particular parameters (sliding speed, bearing load and standstill time under load before starting to slide) on the friction coefficient. The fourth paragraph specifies conclusions from the experiments and the references are listed at the end.

2

Nowa metoda pomiaru lepkości ultracienkich warstw polimerów

Jarząbek D., Rymuza Z.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2011

|

R. 57, nr 7

697-700

PL

W artykule przedstawiono nową, metodę pomiaru lepkości ultracienkich warstw polimerów. Polega ona na zanurzeniu w warstwie drgającej sondy pomiarowej. Na podstawie zmian częstotliwości rezonansowej oraz fazy jej drgań można wyznaczyć wartość lepkości w funkcji głębokości zanurzenia. Grubość najcieńszej przebadanej warstwy wynosiła 30 nm, a dokładność pomiaru lepkości około 10%. Otrzymane wyniki są zgodne z przewidywaniami oraz z wynikami otrzymywanymi innymi metodami. Nowa metoda pomiarowa może być przydatna w rozwoju nowych technologii takich jak proces nanoimprint lithography.

EN

A new method of measurement viscosity of thin polymeric films is presented. The probe, which is placed on the end of the arm of the mini tuning fork (Fig. 2) is made to oscillate and than is put into the PMMA (poly(methyl methacrylate)) films. Because of the rheological properties of measured samples, the amplitude and resonant frequency are changed. Simple mathematical model of probe, which is immersed partially into a liquid and oscillates, was elaborated. Thirteen samples were examined which differed from each other by the thickness of the film and the molecular weight. The thickness of the films is from 30 nm up to 1080 nm (Tab. 1). All measured properties are depended on temperature, thickness of the film, the depth of indentation of the probe and the molecular weight of PMMA. The viscosity is lower in higher temperatures (Fig. 5) but higher with bigger molecular weight (Fig. 6). They are also lower for thicker films. The results gained from this experiment may be useful in development of nanoimprint lithography and many other branches of nanotechnology. What is more, the method gives a possibility of fast and precise measure-ment of rheological properties of many different thin films in function of temperature.

3

Scaling in friction experiments

Rymuza Z., Pytko S.

Scientific Problems of Machines Operation and Maintenance

|

2010

|

Vol. 45, nr 3

7-18

EN

The tribological problems, which have to be taken into consideration in micromachines, micromechanisms, Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) devices and components such as silicon micromotors, toothed gears, gas turbines, and others are discussed. In such systems entirely different problems appear as compared with tribological problems in macroscale machines. The research proved that the values of friction parameters in the devices where the contact area is some millimeters square cannot be applied to the situation when the realistic contact area is only some micro- or nanometers square as well when the geometrical dimensions are changed.

PL

Problemy tribologiczne spotykane w mikrourządzeniach, takich jak np. MEMS i w mikrosilnikach krzemowych, a także w przekładniach zębatych, turbinach gazowych, prasach itp. różnią się znacznie między sobą. Różnice te wynikają z różnych skali wymiarowych. Stwierdzono, że zidentyfikowane tarciowe opory ruchu, gdy powierzchnia kontaktu jest w skali milimetrowej, nie mogą być wykorzystywane do prognozowania takich oporów ruchu, gdy powierzchnia kontaktu jest w skali mikro- lub nanometrowej, a także wtedy, gdy wymiary elementów trących znacznie się różnią.

4

Advanced techniques for nanotribological studies

Rymuza Z.

Scientific Problems of Machines Operation and Maintenance

|

2010

|

Vol. 45, nr 1

33-43

EN

The advanced techniques used in nanotribological studies are discussed. Various techniques such as Atomic Force Microscopy (AFM), Surface Force Apparatus (SFA), Nanoindentation technique, etc. are described and their suitability to study friction on a nano-scale are evaluated. Some examples of the use of these instruments for nanotribological studies are given.

PL

W artykule przedstawiono zaawansowane techniki badań nanotribologicznych. Opisano różne techniki, takie jak mikroskopia sił atomowych (AFM), aparat do pomiaru sił powierzchniowych (SFA), techniki nanoindentacji (nanowgłębnikowania) i oceniono ich przydatność do badania tarcia w nanoskali. Podano też przykłady wykorzystania niektórych technik do badań nanotribologicznych.

5

Lateral Force Calibration Method Used for Calibration of Atomic Force Microscope

Ekwińska M., Rymuza Z.

Journal of Telecommunications and Information Technology

|

2009

|

nr 4

83-87

EN

Modern heterogeneous micro- and nanostructures usually integrate modules fabricated using various materials and technologies. Moreover, it has to be emphasized that the macro and micro nanoscale material parameters are not the same. For this reason it has become crucial to identify the nanomechanical properties of the materials commonly used in micro- and nanostructure technology. One of such tests is a nanowear test performed using the atomic force microscope (AFM). However, to obtain quantitative measurement results a precision calibration step is necessary. In this paper a novel approach to calibration of lateral force acting on the tip of an AFM cantilever is discussed. Presented method is based on application of known lateral force directly on the tip using a special test structure. Such an approach allows for measurements of nanowear parameters (force, displacement) with the uncertainty better than š3%. The calibration structure designed specifically for this calibration method is also presented.

6

Nanotribologia

Rymuza Z.

Tribologia

|

2008

|

nr 4

21-31

PL

W artykule przedstawiono cechy charakterystyczne systemów nanotribologicznych (w odróżnieniu od systemów makrotribologicznych). Omówiono techniki badawcze i urządzenia do badań nanotribologicznych. Zaprezentowano też podstawowe testy nanotribologiczne wraz z przykładami wyników badań. Przedstawiono także obszary badań nanotribologicznych i aktualne tendencje rozwojowe. Podane przykłady wykorzystania wyników badań nanotribologicznych.

EN

This paper presents the characteristic features of nanotribological systems (as a contrast to macrotribological systems). Experimental techniques and test devices for nanotribological studies are described. The principal nanotribological tests, together with the examples of results are discussed. The areas of nanotribological research are reviewed showing the actual trends. Some examples of the application of the results of nanotribological studies are given.

7

Tribology of polymers

Rymuza Z.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2007

|

Vol. 7, no 4

177-184

EN

Tribology of polymers is very interesting area of research. The selection of polymers as materials for sliding (as well rolling) components of machines and devices is very important task for tribologists. Nonpolymer-on-polymer as well as polymer-on-polymer contacts are important nowadays in design of machines and devices in modern technology. Understanding of tribological processes is very crucial. Tribological behaviour of polymeric tribosystems both for non-polymer-on-polymer and polymer-on-polymer combinations are discussed in this paper.

PL

Polimery są atrakcyjnymi materiałami do zastosowania w węzłach tarcia maszyn i urządzeń. Mogą one być kojarzone z materiałami niepolimerowymi (metale, materiały ceramiczne) a także z polimerami. Większość prac badawczych poświecona jest parom tarcia, w których tylko jeden element jest wykonany z polimeru. Zwykle są to skojarzenia stal-polimer. Równie interesujące właściwości tribologiczne mogą też wykazywać skojarzenia polimer-polimer przy starannym doborze materiałów na elementy trące. Szerokie możliwości stwarza zastosowanie kompozytów na osnowie polimerów. Skojarzenia polimerowe mogą pracować bez smaru i przy smarowaniu. Decydujący wpływ na tribologiczne zachowanie się polimerów ma zjawisko przenoszenia materiału przy tarciu. Także zjawisko triboelektryzacji ma istotnie wpływa na procesy tribologiczne w polimerowym węźle tarcia. Materiały polimerowe są materiałami przyszłości także w budowie odpowiedzialnych węzłów tarcia maszyn i urządzeń.

8

Adhesion and friction behaviour in the contact of rough viscoelastic surfaces.

Balabanava N., Chizhik S., Rymuza Z.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

2006

|

Vol. 41, nr 2

7-18

EN

The problem of assembly and handling of microdevices is very important nowadays and the microgrippers are widely used in these processes. One of the main problems that can occur is the problem of sticking of microparts to the working arms of microgripper and friction. The possible solution is to use polymeric coatings with different material and topography properties to prevent action of adhesion. To foresee the behavior of the coatings we use AFM techniques. Usually in the analyses of received data the Hertz theory with JKR or DMT models, that are rather idealized, are used. In reality the polymer coatings perform viscoelastic behavior and have a rough surface, that why the theoretical and experimental data so disagree. In this paper we would like to present the model of contact of rough surfaces that possess a viscoelastic adhesive behavior. The dependences of pull- off force from different material and topography properties were studied. These dependences were compared with ones for elastic materials contact. The friction force was calculated as a function of contact area during the contact. For mathematical description we used Maxwell model and Radoc approach for calculation of the contact parameters in the case of viscoelasticity and JKR solution to describe adhesion. In the result we received the model of the contact that includes viscoelastic deformation and surface characteristics. One of the conclusions of this work is that by proper selection of materials and topography properties we can optimize value of pull- off force during the manipulation of microparts.

PL

Problem mikromontażu i chwytania w obszarze mikrourządzeń staje się obecnie niezwykle ważny w szczególności w przypadku mikrochwytaków. Jednym z głównych problemów jest przylepianie się mikroelementów do powierzchni roboczych mikrochwytaków oraz tarcie tam występujące. Możliwe rozwiązanie polega na zastosowaniu powłok polimerowych różnych materiałów różnymi topografiami powierzchni, aby zapobiec adhezji. Aby przewidzieć zachowanie się pokryć, można przeprowadzić badania z użyciem technik AFM. Zwykle do analizy wyników wykorzystuje się teorię Hertza z modelami JKR lub DMT, lecz jest to raczej pewna idealizacja. W rzeczywistości polimery wykazują lepkosprężystość oraz mają powierzchnie chropowate, dlatego nie ma zgodności wyników modelowania z wynikami eksperymentu. W artykule chcemy zaprezentować model styku powierzchni chropowatych, które wykazują adhzję i własności lepkosprężyste. Zbadano zależność siły adhezji (pull-off force) od zastosowanego materiału i topografii powierzchni. Zależności te porównano z podobnymi, lecz dla styku sprężystego. Wyznaczono też siłę tarcia jako funkcję wielkości obszaru odkształconego. Do opisu matematycznego wykorzystano model Maxwella i ujęcie Radoca dla przypadku kontaktu lepkosprężystego oraz model JKR dla opisu efektu adhezji. Wynikiem jest model styku w którym uwzględnia się lepkosprężystość oraz parametry powierzchni. Jednym z wniosków z tej analizy jest to, że przez właściwy dobór materiałów i topografii powierzchni możemy zoptymalizować siłę adhezji przy manipulacji mikroelementami.

9

Estimation of energy needed to wear of silicon and quartz on micro/nanoscale

Ekwińska M., Rymuza Z.

Tribologia

|

2006

|

nr 5

17-27

EN

The tests on wear of silicon wafer and quartz used in microelectronic technology and MEMS construction were carried out to estimate the energy used to remove the defined volume of the material. The studies were performed on micro/nanoscale with the use of Atomic Force Microscopy (AFM) on single crystal silicon with two different crystallographic orientations as well as on artificial polished quartz with two orientations in relation to the main axis of the crystal (parallel and perpendicular to the main axis of the crystal). The effect of crystallographic orientation on the measured values of energy was found.

PL

Przeprowadzono badania nanozużycia na krzemowych płytkach oraz elementach kwarcu wykorzystywanych w mikroelektronice oraz w konstrukcji MEMS w celu określenia energii, jaka jest potrzebna do usunięcia określonej objętości materiału. Badania zostały przeprowadzone z użyciem mikroskopu sił atomowych na próbkach krzemu dla dwóch różnych orientacji krystalograficznych oraz na próbkach sztucznie wytworzonego polerowanego kwarcu o dwóch orientacjach powierzchni badanej w stosunku do głównej osi kryształu (prostopadła do głównej osi kryształu oraz równoległa do głównej osi kryształu). Znaleziono wpływ orientacji krystalograficznej na badane właściwości materiału.

10

Estimation of Young's modulus and adhesive force of polymeric films by use of atomic force microscope

Balabanava N., Rymuza Z., Chizhik S. A.

Metrology and Measurement Systems

|

2006

|

Vol. 13, nr 3

253-262

EN

Nowadays a big interest exists in microengineering forces to study and test microsystems and their components. There exist a lot of methods and tools to perform this kind of investigations. Most of them need good skills, a lot of time and expensive equipment. We would like to present a simple and quick method to determine such material properties as Young's modulus and adhesive (pull-off) force of thin films applied on e.g. working surfaces of microgrippers.

PL

W pracy opisano metodę wyznaczania modułu Younga i siły adhezji warstw polimerowych przy użyciu mikroskopu sił atomowych (AFM). Wartości te oblicza się korzystając z krzywych siła - przemieszczenie wyznaczonych przy użyciu AFM. Przedstawiono wyniki badań ośmiu warstw polimerowych silikonowych nałożonych na podłoże krzemowe. Zbadano także wpływ temperatury na moduł Younga i siłę adhezji. Z badań wynika, że siła adhezji zależy od materiału polimerowego i warunków otoczenia. Umożliwia to zmienianie tej siły np. w procesach chwytania i uwalniania mikroelementów przy użyciu mikrochwytaków stosowanych w mikrotechnice do manipulacji lub montażu. Badane warstwy polimerowe mogą być interesujące w zastosowaniu na powierzchnie robocze takich mikrochwytaków.

11

Prognozowanie współczynnika tarcia w fazie rozruchu polimerowych par ślizgowych

Kwacz M., Rymuza Z.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2006

|

R. 103, z. 6-M

309-316

PL

Przedstawiono nowy model kontaktu pary trącej polimer-polimer, opis programu komputerowej symulacji procesu tarciowego w mikrokontakcie oraz przeanalizowano otrzymane drogą symulacyjną wyniki obliczeń prognostycznych, porównując je z wynikami otrzymanymi drogą eksperymentalną. Model oraz algorytm symulacji opierają się na założeniu możliwości sumowania składowych: mechanicznej i adhezyjnej oporów tarcia. Wartości obu składowych siły tarcia ściśle zależą od wielkości rzeczywistej powierzchni styku współpracujących powierzchni. Podczas modelowania strefy kontaktu na mikroobszarach uwzględniono obciążenie styku, chropowatość powierzchni oraz reologię materiałów polimerowych.

EN

A new model of contact in miniature polymer-on-polymer Journal bearings and the results of computer modeling and simulation are presented. Very good correlation between results of computations and experimental studies was found. The background of modeling was the assumption of the possibility of summarizing of mechanical and adhesive components of friction force. The values of these components depends significantly of the real area of contact of rubbing surfaces. During the modeling of the contact on micro-areas the applied load, roughness and rheological properties of materials were taken into consideration.

12

Wpływ materiału przekładki na odporność na zarysowanie supersieci TiN/CrN

Wrzesińska H., Małyska K., Rymuza Z., Ratajczyk Ł.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2005

|

Vol. 46, nr 2-3

10-13

PL

Przedstawiono wyniki testu nanozarysowania wykonanego dla supersieci TiN/CrN nałożonej na nanokryształ Si(100), pokryrty trzema różnymi warstwami: Si₃N₄ (PECVD), SiO₂ t (termiczny) i SiO₂p (PECVD) o grubości 200 nm. Najmniejszą głębokość zarysowania uzyskano dla podłoża Si/Si₃N₄. Te podłoża będą najlepsze dla przyszłych zastosowań supersieci TiN/CrN w ruchomych, ślizgowych skojarzeniach mikroelementów.

EN

In this paper we present the results of nanoscratch tests of the TiN/ /CrN superlattice deposited on the single-crystal Si(100) face covered by three different films, namely Si₃N₄ (PECVD), SiO₂ t (thermal oxide) and SiO₂ p (PECVD), 200 nm thick. We obtained the smallest scratch depth for Si/Si₃N₄ substrate. This substrate seems to be the best solution for the future applications of the TiN/ CrN superlattice in sliding contacts of microelements.

13

Nanotribologia - spojrzenie w przyszłość.

Rymuza Z.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

2004

|

Vol. 39, nr 3

35-45

PL

W opracowaniu przedstawiono aktualny stan wiedzy i nakreślono kierunki rozwoju nanotribologii. W zakres badań tego obszaru tribologii wchodzą badania podstawowe prowadzone w skali atomowej dotyczące zjawisk w obszarze kontaktu dwóch powierzchni trących, badania zachowania się ultracienkich (o nanometrowych grubościach) warstw, struktur trących MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) i NEMS (Nano Electro Mechanical Systems), budowy urządzeń magnetycznego i igłowego zapisu informacji o dużej i bardzo dużej gęstości zapisu, procesy nanoimprintingu i inne z obszaru dynamicznie rozwijającej się nanotechniki. Zdefiniowano problemy badawcze, których rozwiązanie jest istotne dla postępu w zakresie szeroko rozumianej nanotechniki/nanotechnologii.

EN

Nanotribology is an exciting area of tribology science. It is rather short history of this important branch of tribology. The starting point was the invention of Atomic Force Microscopy (AFM) which was very sensitive instrument to investigate friction on atomic scale. The wide area of AFMs family enables nowadays to perform complete interdisciplinary research on atomic and nanometer scale to understand tribological, mechanical and other physical and chemical phenomena occuring on sliding interface. The adhesion, friction, wear and mechanical studies became common in many tribological labs in the world. The understanding of surface phenomena is important to investigate the tribological behaviour of micro- and nano-tribosystems. The use of such powerful instrument like AFM is together with other devices like Scanning Tunneling Microscope (STM) and Surface Apparatus (SFA) enables to study topography, adhesion, friction, wear and other properties. The rheological phenomena on nanoscale in particular in lubricating nanosystems are of great interest of tribologists to understand in particular transition from static to kinetic friction on atomic and nanometer scale. Many applications of nanotribology in magnetic recording technology. Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) and Nano Electro Mechanical Systems (NEMS) technology and in nanoimprinting technology are now of subject of many projects in the world. Future trends in nanotribology relate mainly to understand the process of energy and matter dissipation on atomic scale. The final aim of nanotribological research is to construct frictionless and wear less tribosystems in nanotechnology. Nanoimprinting technology except MEMS/NEMS technology are in particular very interesting area of the nanotribological studies. Very important is to understand friction in biological systems. The studies of flagellum motor or/and ATF - phase in biological molecular systems can lead us towards the biomitecis and adaptronics i.e. construction of ideal nanosystems. The relationships between friction and wear on atomic scale is of great importance to be understood. The possible way is molecular dynamics modeling by increase of the number of atoms involved in the process. The time scale in such modeling should be as much as possible wide. The application of effective supercomputers in such study is necessary. Tribochemistry and termodynamics are important approaches to be taken into consideration in the studies of atomic and nanometer scale tribosystems. The rapid progress in nanotribology is necessary for the development of nanoscience and nanotechnology. The nanotechnology enables to construct ideal systems on any scale. Probably the way proposed by K.E. Drexler by the use of mechanosynthesis and single atoms as "bricks" in construction of technical systems is the best way which is opening before us.

14

Method of investigation of mechanical/wear properties of ultrathin nitride films deposited on silicon.

Wrzesińska H., Rymuza Z., Małyska K.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

2004

|

Vol. 39, nr 4

35-50

EN

Nanoindentation and nanoscratch tests were performed for TiN, CrN, NbN ultrathin films deposited on single crystal silicon wafer to estimate their hardness and elasticity modulus. The results of the investigation were compared with the same studies carried out for the microelectronic dielectric films SiO2 (two types - thermally and plasma deposited) and Si3N4. The demonstrated better mechanical properties of the first group of the films predestinate them to be used as protective films in Micro Electro Mechanical System (MEMS) devices.

PL

Metodą wgniecenia przeprowadzono badania bardzo cienkich warstw TiN, CrN i NbN osadzonych na płytce z krzemu krystalicznego celem oceny ich twardości i modułu sprężystości. Do nanoszenia stosowano technikę PVD. Wyniki tych badań zostały porównane z wynikami podobnych prób dla mikroelektronicznych warstw dielektrycznych SiO2 (dwa rodzaje - osadzane termicznie i plazmowo) oraz Si3N4. Obszerne badania ultracienkich warstw azotków TiN, CrN i NbN wykazały, że najlepszymi własnościami mechanicznymi charakteryzuje się warstwa NbN. Spośród warstw mikroelektronicznych warstwy tlenków mają znacznie gorsze własności niż warstwa azotku krzemu. Własności mechaniczne i zużyciowe warstw wszystkich azotków są lepsze od własności mechanicznych podłoża - krzemu krystalicznego oraz badanych warstw dielektrycznych, więc predystynują je do zastosowania jako warstwy ochronne na elementach mikrosystemów elektromechanicznych (MEMS).

15

Badanie właściwości mechanicznych warstwy wierzchniej polimerowych elementów miniaturowego łożyska ślizgowego przy użyciu mikroskopu sil atomowych

Kwacz M., Chizhik S., Rymuza Z., Kusznierewicz Z.

Polimery

|

2004

|

T. 49, nr 7-8

551-557

PL

Szczegółowo przedstawiono podstawy teoretyczne mikroskopii sił atomowych (AFM) i przeanalizowano przebieg uzyskiwanej tą metodą krzywej siła-odleglość stanowiącej podstawę pomiarów modułu sprężystości powierzchniowych warstw materiałów. Scharakteryzowano własną modyfikację metody AFM (warianl dynamicznej mikroskopii sił) polegającą na wprowadzeniu sondy pomiarowej w rezonansowy ruch drgający i następnym zbliżaniu oscylującej sondy do badanej powierzchni próbki. Analizowaną funkcje stanowi tutaj krzywa amplituda-odległość. Omówioną metodę wykorzystano do zbadania zależności modułu sprężystości (E) rożnych materiałów polimerowych (terpolimeru ABS, poliamidów, poliwęglanu, polistyrenu i poliacetalu) od głębokości wnikania sondy. Ustalono, że niezależnie od rodzaju polimeru E przybiera maksymalne wartości na powierzchni swobodnej (bez obciążenia, głębokość wnikania ostrza 0 nm). Największym modułem spośród badanych polimerów charakteryzował się poliwęglan oraz poliacetal zawierający 20 % mas. politetrafluoroetylenu. Wyniki pracy wskazują na konieczność uwzględniania zmienności E, w obliczeniach tarcia i właściwości mechanicznych odkształcanych współpracujących powierzchni.

EN

Theoretical fundamentals of atomic force microscopy (AFM) have been presented in details. The course of force-distance curve being the base of measurements of modulus of elasticity of material surface layer, obtained using AFM method, has been analyzed (Figs. 1 and 2). The own modification of AFM method (dynamic force spectroscopy variant) was characterized. It bases on putting the testing probe in resonant vibration and further vibrating probe approach to the investigated sample surface (Fig. 3). Amplitude-distance curve (Fig. 4) consists here the analyzed function. The method described has been used to investigate the dependence of modulus of elasticity (E) on the depth of probe indentation, for various polymeric materials (ABS terpolymer, polyamides, polycarbonate, polystyrene or polyacetal) (Fig. 6). It was found that E reaches maximal value on a free surface (without a load, point indentation depth about 0 nm) independently on the type of polymer. Polycarbonate and polyacetal containing 20 wt. % of polytetrafluoroethylene showed the highest values of a modulus from all the polymers investigated. The results obtained show the necessity of taking E variability into account in calculations of friction or mechanically deformed mating surfaces.

16

Effect of adhesion on contact of viscoelastic layers

Balabanava N. V., Chizhik S. A., Rymuza Z.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2004

|

Vol. 45, nr 8-9

202-203

EN

The effect of adhesion in contact of viscoelastic bodies is discussed. The contact of rigid sphere with viscoelastic layer is considered and the mathematical description of process viscoelastic deformation was described by the Maxwell model and Radoc approach to calculate the contact parameters in the case of viscoelasticity. The creep leads to the fact that the maximum contact radius always appears latter after the maximum load is applied. The influence of adhesion leads to increasing of contact radius and to insignificant growth of time appearing it maximum. The maximum of contact radius and the time of it's appearance grow with increasing of contact time and decreasing of relaxation time. Contact radius in viscoelastic case is always greater than in elastic case. Presence of adhesion leads to the increasing of contact radius and insignificant change of time appearing for its maximum value.

PL

Przeanalizowano wpływ adhezji na kontakt warstw lepkosprężystych. Wykorzystano model Maxwella i Radoca. Stwierdzono, że pełzanie materiału opóźnia proces uzyskania maksymalnej adhezji w styku. Czas uzyskania maksymalnego wymiaru styku i rozmiar obszaru kontaktu są odwrotnie proporcjonalne do czasu relaksacji materiału lepkosprężystego. Obszar kontaktu w takim styku jest większy niż przy kontakcie sprężystym. Adhezja powoduje głównie zwiększenie obszaru styku, zaś w mniejszym stopniu wpływa na czas potrzebny do uzyskania jego maksymalnego rozmiaru.

17

Analysis of the tapping mode of the tip in dynamic atomic force microscope

Majewski T., Rymuza Z., Chizhik S., Pantelei S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2004

|

Vol. 45, nr 8-9

228-231

EN

Dynamic Force Microscopy (DFM) utilizes vibrating probe tip to measure the topography or material properties of a sample. One end of the cantilever is driven by actuator and the tip on the opposite end impacts against the sample. We want to describe a tapping motion of the tip, obtain the correct formulas, and try to use them to define the mechanical properties of surface sample. The paper will present the relation between the excitation of the cantilever and the vibration of the tip.

PL

Dynamic Force Microscopy (DFM) wykorzystuje się do dynamicznego pomiaru kształtu powierzchni lub jej właściwości mechanicznych. Próbnik na końcu sprężyny uderza o powierzchnię. W pracy przedstawiono opis drgań próbnika i podano zależności między wymuszeniem jednego końca sprężyny a drganiami próbnika.

18

Effect of material on nanomechanical behaviour of TiN/NbN, CrN/NbN and TiN/CrN superlattices deposited on silicon.

Wrzesińska H., Rymuza Z., Misiak M., Grabiec P.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

2002

|

Vol. 37, nr 3

201-209

EN

In the paper are presented the results of tests of nanomechanical behaviour of ultrathin (200 nm) multilayers films (superlattices) deposited by PVD technique on the single crystal Si, Si3N4 and SiO2 substrates. The superlattices were produced by various combinations of ultrathin single layers of NbN, TiN and CrN. The evaluation of the effect of the material (and the substrate) on the nanohardness and modulus of elasticity was found from the nanoindentation studies. It was observed that TiN/CrN superlattices deposited on Si demonstrates the best mechanical properties (nanohardness over 21 GPa). The best uniformity of the films was found for the TiN/CrN superlattices deposited on Si3N4.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nanomechanicznego zachowania się ultracienkich (200 nm) powłok wielowarstwowych (supersieci) nanoszonych metodą PVD na podłoża Si, Si3N4 i SiO2. Supersieci wykonywano z kombinacji warstw azotków NbN, TiN i CrN. Oceniono wpływ materiału na uzyskiwanie wartości nanotwardości i modułu sprężystości, wyznaczone metodą nanoindentacji. Zaobserwowano, że najlepsze właściwości mechaniczne (twardość powyżej 21GPa) wykazują supersieci TiN/CrN na podłożu Si, natomiast najlepszą jednorodnością charakteryzują się supersieci TiN/CrN na podłożu Si3N4.

19

Prognozowanie oporów tarcia w fazie rozruchu w mikrołożysku ślizgowym polimerowym

Kwacz M., Rymuza Z., Kusznierewicz Z.

Tribologia

|

2002

|

nr 1

299-313

PL

W pracy opisano proces rozruchu w mikrołożysku ślizgowym polimerowym o czopie i panewce wykonanych z polimeru. Przedstawiono model kontaktu dwóch rzeczywistych powierzchni polimerowych uzyskanych przy użyciu mikroskopu sił atomowych (AFM) oraz model ścinania przy obecności siły stycznej (tarcia). Opisano program symulacyjny i przedstawiono wyniki obliczeń porównując je z wynikami badań tarcia w fazie rozruchu takich łożysk.

EN

The process of starting phase in a journal polymer-on-polymer microbearing is described. The model of contact of two reallistic surfaces obtained using Atomic Force Microscopy (AFM) and the model of shearing under tangential load (friction force) is discussed. The simulation computer program is presented together with the results of computations as compared with the results of experimental studies of frictional behaviour of such bearings during starting phase (transition from standstill to sliding).

20

Mechanical and rheological behaviour of polymers on micro/nano-scale

Kwacz M., Rymuza Z., Kusznierewicz Z., Misiak M.

Tribologia

|

2002

|

nr 5

1445-1454

EN

Nano-scale mechanical behaviour of polymers are discussed in this paper. Experiments of mechanical behaviour in microcontact to study the time behaviour of elastic modulus together with the analysis of the identification of the model of rheological behaviour are presented in the first part. The results of nano-scale hardness measurements and the elasticity modulus of the thin surface layer of the polymer are discussed in the second part. The results of the investigations carried out using the thermoplastic polymers in the form of realistic elements (journal and bearing bush) of miniature journal polymer-on-polymer bearings are analysed. The obtained values of mechanical properties were applied in predicting tribological behaviour of the bearings during transition phase from the standstill to sliding.

PL

W artykule omówiono właściwości mechaniczne polimerów w nanoskali. W pierwszej części zaprezentowano wyniki badań eksperymentalnych właściwości mechanicznych polimerów w mikrostyku (moduł sprężystości) w funkcji czasu oraz przeprowadzono analizę modeli opisujących ich właściwości reologiczne. W drugiej części przedstawiono wyniki pomiarów twardości i modułu sprężystości warstwy wierzchniej polimerów w skali nano. Analizie poddano wyniki badań przeprowadzone z użyciem termoplastycznych polimerów w formie rzeczywistych części (wałki, panewki) - miniaturowych polimerowych łożysk. Uzyskane wartości właściwości mechanicznych zostały zastosowane w prognozie zachowania tribologicznego łożysk podczas przechodzenia ze stanu spoczynku do ślizgania.