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抽象

确定微区表面自由能的创新非接触方法

表面自由能(SFE)是一种属性,它取决于表面的化学状态和粗糙度,因此有必要开发一种可靠的方法来在小面积上评估SFE值,同时考虑到这两种不同的作用。如今,接触角方法是最常用的方法,它们可用于评估mm面积上SFE的整体平均值2 尺寸。使用这些方法无法评估粗糙度,表面缺陷,化学污染对SFE值的影响。另外,难以确定尺寸小于液滴直径的小部件的表面自由能值。纳米压痕和原子力显微镜技术提供了替代的直接测量方法,以评估小面积上的SFE(μm量级)2 或纳米2)通过两个物体的接触触发的接触机制。为了评估粘合性能,目前,Johnson – Kendall – Roberts,Maugis – Dugdale和Derjaguin – Muller – Toporov这三种模型使用拉力值(将压头尖端与样品分开所需的力)。使用这些方法可消除表面形态对SFE值的所有影响。实际上,获得的粘附力值是指两个共形表面之间的能量平衡,这主要取决于较硬材料(即,金刚石尖端)的形态。在这项工作中,我们描述了一种用于SFE测定的新方法,该方法包括对纳米压痕测试中接近阶段期间尖端与样品表面之间的相互作用进行建模和定量评估。在测试过程中,纳米压头尖端被吸引到样品表面,直到样品反作用力变得很大为止(在这种情况下,两个物体之间实现了物理接触)。当纳米压头球形尖端接近样品表面时,使用实验吸引力和位移来评估SFE值。在这种方法中,样品表面不会被尖端改变,因此与拉力法不同,考虑样品形态(受控的粗糙度或图案)的影响,评估实际的SFE可能非常有用。

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Mazzola L,Sebastiani MM,Bemporad EE和Carassiti FF:
确定微区表面自由能的创新非接触方法

粘合科学与技术杂志26:1–3(2012)