Наноиндустрия #1/2025
Е.В.Гладких, Г.Х.Султанова, А.А.Русаков, А.С.Усеинов, В.В.Молоканов, А.В.Крутилин, Н.А.Палий
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АМОРФНОГО ПРОВОДА Co-СПЛАВА 84КХСР ПЕРЕМЕННОГО ДИАМЕТРА МЕТОДОМ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ИНДЕНТИРОВАНИЯ DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.1.30.38 Проведено исследование пространственного распределения механических свойств в "толстом" аморфном проводе Со-сплава 84КХСР. Конусный образец аморфного провода переменного диаметра (70–300 мкм) получен методом Улитовского-Тейлора за счет изменения скорости вытяжки в процессе получения провода. После удаления стеклянной оболочки и проведения проверки на соответствие структуры провода аморфному состоянию исследовали механические свойства образцов конусного провода диаметром 100 и 270 мкм методом инструментального индентирования. Установлено, что аморфный провод в интервале диаметров 70–300 мкм сохраняет стабильные значения твердости и модуля упругости в поперечном и продольном сечениях. Механические свойства проводов исследованных диаметров также практически не изменяются при перемещении от центра образцов к краю. Полученные данные свидетельствуют о высокой изотропности аморфной структуры провода переменного диаметра. Отмеченные более высокие значения твердости и модуля упругости в образце диаметром 270 мкм (Н = 9,8 ГПа, Е = 212 ГПа) по сравнению с образцом диаметром 100 мкм (Н = 8,6 ГПа, Е = 163 ГПа) могут быть обусловлены более интенсивным формированием кластерной структуры за счет снижения эффективной скорости охлаждения более "толстого" провода. Отмечено, что такие провода могут найти применение для изготовления новых видов медицинского инструмента. Наноиндустрия #5/2024
Б.А.Логинов, В.А.Беспалов, А.Н.Образцов, А.Б.Логинов, В.Б.Логинов, Ю.В.Хрипунов, М.А.Щербина, Д.А.Севостьянова, Д.С.Богданова, Р.Г.Горбачев, К.Е.Кондратьева, М.А.Лебедева, А.А.Мульгин, Д.А.Шевченко
РАЗРАБОТКА ШИРОКОПОЛЬНОГО СКАНЕРА- ПРОФИЛОМЕТРА И НОВЫХ СПОСОБОВ ИЗМЕРЕНИЯ ТВЕРДОСТИ ДЛЯ ПЕРВОГО В МИРЕ АТОМНО- СИЛОВОГО МИКРОСКОПА – СПУТНИКА ЗЕМЛИ DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2024.17.5.248.258 Предложена и проработана новая конструкция сканера для атомно-силового микроскопа-спутника, предназначенного для работы в течение нескольких лет в автономном режиме в открытом космосе с целью исследования орбит на содержание микро- и наночастиц пыли на базе профилометра в качестве одной из осей сканирования. Микроскоп с данным сканером рассчитан и проверен на стойкость к перегрузкам до 50g при запуске, энергопотреблению не более 1 Вт от солнечных батарей, устойчив к потокам быстрых ионов солнечной плазмы, имеет большое поле сканирования открытого на космос зеркала для обнаружения и исследования попадающих на него частиц даже при малом их количестве. Показано, что применяемый в профилометрах индуктивный датчик с линейным приводом на длину в десятки миллиметров дорабатывается до разрешения в 1 нм, как по высотам рельефа за счет уменьшения магнитного зазора, так и по латерали за счет использования сверхострых алмазных игл с острием из нескольких атомов на конце. Применение второго линейного привода для второй координаты обеспечивает сканирование строчка за строчкой больших площадей с нанометровой точностью до 10 Гигапикселей, при этом сканирование одного кадра за несколько суток вполне допустимо для космического эксперимента, длящегося несколько лет в автономном режиме. При выборе материала зеркала микроскопа разработаны новые способы измерения твердости объемных материалов и тонких пленок, имеющие ряд принципиальных преимуществ и не требующие каких-либо других приборов при наличии профилометров или зондовых микроскопов. Изготовлены и испытаны макеты основных узлов нового сканера, которые показали его принципиальную работоспособность и позволили приступить к патентованию и изготовлению летной версии автономного космического атомно-силового микроскопа, претендующего на звание "первого в мире". Наноиндустрия #1/2024
А.С.Кушнерева, И.В.Лактионов, А.С.Усеинов, С.В.Орлов, Е.С.Статник, П.А.Сомов
МИКРОСФЕРИЧЕСКИЕ АЛМАЗНЫЕ НАКОНЕЧНИКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ИНСТРУМЕНТАЛЬ­НОГО ИНДЕНТИРОВАНИЯ DOI: 10.22184/1993-8578.2024.17.1.44.49 Цель данного исследования заключается в разработке и демонстрации методики создания сфероконического алмазного индентора с характерным размером наконечника порядка 5 мкм. Производство описываемого наконечника реализуется за счет использования пикосекундного лазера для формирования заготовки и фокусированного ионного пучка для финальной обработки изделия. Для контроля геометрии в процессе изготовления использовался атомно-силовой микроскоп. Высота рабочей области полученного наконечника составила 1 мкм. В исследовании также продемонстрирована применимость изготовленного индентора и приведены диаграммы нагружение-внедрения во время индентирования и АСМ-изображения остаточных отпечатков. Наноиндустрия #7-8/2023
И.В.Красногоров, А.А.Русаков, В.Н.Решетов
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРА СИЛЫ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО НАНОТВЕРДОМЕРА DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.7-8.434.442 Оборудование для инструментального наноиндентирования традиционно представляет собой изделие, содержащее датчик перемещения и силозадающий элемент, работающие в нанодиапазоне смещений и сил. При этом все рабочие элементы нанотвердомера имеют систему упругого крепления к жесткому корпусу. Однако часть генерируемого актюатором усилия тратится на деформацию системы подвеса подвижных элементов. В данной статье рассматривается конструкция нанотвердомера, в который введена силовая ячейка, позволяющая измерять реальное значение усилия индентирования без необходимости учета потерь на деформацию упругих элементов нано­твердомера. Такая модификация изделия, по мнению авторов, позволяет существенно повысить точность измерения механических свойств мягких материалов и тонких покрытий. Наноиндустрия #6/2022
Е.В.Гладких, К.С.Кравчук, В.Н.Решетов, А.А.Русаков, А.С.Усеинов
МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОЦЕССА ИНДЕНТИРОВАНИЯ СТАЛИ EUROFER97 ПОСЛЕ ИОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.6.336.343 Сочетание ионного облучения и наноиндентирования является обширной областью исследований, которая включает в себя не только эксперименты, но и моделирование, способное выявить особенности деформационного поведения материалов на микро- и наномасштабе. Проведенное в работе моделирование позволило оценить соответствие между параметрами прочности, измеряемыми в ходе испытаний на растяжение макрообразцов, облученных нейтронами, и результатами динамического инструментального индентирования образцов, участвовавших в эксперименте по облучению ионами. Рассчитанный в ходе моделирования прирост твердости оказался сопоставим с полученным экспериментально, что говорит о работоспособности методики. Пластическое поведение, свойственное образцам в эксперименте, проявляющееся в снижении высоты валов при увеличении дозы облучения, подтвердилось и в моделировании. Наноиндустрия #5/2021
С.В.Апресян, М.А.Гаджиев, К.С.Кравчук, Е.В.Гладких, Г.Х.Султанова, А.А.Русаков, А.С.Усеинов
Анализ механических свойств материалов для стоматологических конструкций после проведения искусственного старения DOI: 10.22184/1993-8578.2021.14.5.260.269 Ключевой особенностью данной работы является исследование поведения механических свойств материалов для стоматологических конструкций в результате воздействия процесса, имитирующего старение, происходящее с материалами в ходе длительной эксплуатации. В статье приводятся результаты для материалов, напечатанных на 3D-принтере, а также полученных фрезерованием из заготовок. Измерения твердости и модуля упругости проводились методом наноиндентирования, коэффициентов линейного износа и трения – методом истирания, а модуля упругости, прочности и деформации – методом трехточечного изгиба. Наноиндустрия #3-4/2021
М.А.Гаджиев, К.С.Кравчук, Е.В.Гладких, Г.Х.Султанова, А.А.Русаков, А.С.Усеинов, С.В.Апресян
Сравнительные испытания объемных и поверх­ностных механических свойств материалов для стоматологических конструкций, полученных с помощью аддитивных технологий DOI: 10.22184/1993-8578.2021.14.3-4.196.204 В работе приведены результаты испытания инструментальных твердости и модуля упругости, коэффициентов линейного износа и трения исходных и полированных образцов для стоматологических конструкций, полученных с помощью аддитивных технологий. Помимо исследования локальных механических свойств, проводилось измерение объемных характеристик – модуля упругости, прочности и деформации – с помощью метода трехточечного изгиба. Поверхность образцов, подвергнутых испытанию на изгиб, не проходила пробоподготовку. Наноиндустрия #2/2021
А.С.Усеинов, К.С.Кравчук, Е.В.Гладких, С.В.Прокудин
Измерение механических свойств методом инструментального индентирования в широком диапазоне температур DOI: 10.22184/1993-8578.2021.14.2.108.116 В данной работе приведен обзор решений для исследования физико-механических свойств материалов методом инструментального индентирования в диапазоне температур от -60 до +450°C с помощью нанотвердомеров серии "НаноСкан-4D". Актуальность данного обзора неоспорима, поскольку перед большинством специалистов-материаловедов встает задача изучения поведения материалов в расширенных эксплуатационных условиях. Рассмотрены особенности конструкции дополнительных модулей, используемых для измерений твердости в условиях с переменной температурой, приведены преимущества и ограничения рассмотренных конфигураций. Особое внимание уделено сравнению измерительных систем, в которых поддерживается равная температура на образце и приборе, с установками, в которых происходит нагревание только образца. Даны примеры исследований широкого круга материалов в различных температурных диапазонах. В том числе приведена зависимость твердости алюмоматричных композиционных материалов в диапазоне температур от 20 до 350°С. Наноиндустрия #2/2019
К.С.Кравчук, А.С.Усеинов, И.В.Лактионов, А.П.Федоткин
Картирование механических свойств как метод диагностирования включений в сложных многофазных минералах Продемонстрирован метод картирования механических свойств, являющийся наглядным инструментом визуализации распределения свойств неоднородных, многофазных материалов. Показана возможность построения многослойных интерактивных карт и анализа распределения свойств материалов. DOI: 10.22184/1993-8578.2019.12.2.140.146 Наноиндустрия #3/2018
Е.Гладких, К.Кравчук, А.Усеинов
Исследование температурно-зависимых механических свойств полимеров, измеренных методом динамического механического анализа Испытания методом динамического механического анализа полимеров при повышенных и пониженных температурах проводились на нанотвердомере "НаноСкан-4D", оснащенном системой управления нагревом и охлаждением, состоящей из столика контроля температуры, в котором использовался термический элемент Пельтье. Анализ свойств поликарбоната и сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) показал, что нагревание от комнатной температуры до 60 °C приводит к снижению значения твердости на 15%, а охлаждение до 2 °C вызывает его увеличение на ту же величину. Изменение модуля упругости поликарбоната в рассматриваемом температурном диапазоне не превышало 10%, а модуль потерь был близок к нулю во всем рассматриваемом интервале температур. Модули упругости и потерь сверхвысокомолекулярного полиэтилена увеличились в два раза, когда температура изменилась с 2 до 60 °C. УДК 681.2.083; ВАК 05.11.13; DOI: 10.22184/1993-8578.2018.83.3.238.244