Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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.

2

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.

3

Nano- scale studies of effect of vibrations on adhesive properties of polymers

Balabanava N.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2006

|

R. 103, z. 6-M

11-16

EN

The Atomic Force Microscopy (AFM) was used to study the effect of external ultrasonic vibrations on adhesive properties (pull-off force) of silicone thin polymeric film. The special vibrating micro-table was constructed and placed on the AFM scanner. The table enabled to vibrate the tested sample both in lateral or normal directions. The dramatic change of the adhesive properties was observed as the effect of such sonolubrication.

PL

Mikroskop sił atomowych (AFM) zastosowano do badania wpływu ultradźwiękowych drgań zewnętrznych na siłę adhezji (odrywania) ostrza cantilevera AFM od cienkiej powłoki silikonowej. Zbudowano specjalny stolik wibracyjny umieszczony na skanerze AFM. Umożliwiał on wprowadzenie drgań płaszczyznowych płaszczyznowych i pozapłaszczyznowych. Zaobserwowano znaczne zmiany siły adhezji wskutek drgań (sonolubrication).