Prüfung von Oberflächen-Eigenschaften im Nanobereich an der Universität Hamburg

Die biomechanische Charakterisierung von Materialien erfolgt über eine instrumentierte Eindringprüfung. Der universelle nanomechanische Tester UNAT kann dank zweier völlig unabhängiger Messköpfe nicht nur als Härte-, Verschleiß- und Scratchtester, sondern auch als Zugprüfgerät und Profilometer eingesetzt werden.
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Messgeräte zur Prüfung der biomechanischen Eigenschaften von Oberflächen und Materialien werden nicht nur in der Industrie, sondern auch an Forschungsinstituten und Universitäten eingesetzt. Die Abteilung Säugetiere vom Zoologischen Museum der Universität Hamburg befasst sich mit der Nahrung pflanzenfressender Säugetiere. Viele Nahrungspflanzen bilden biogenes Opal, welches sich in den Zellen ablagert. Diese sogenannten Opal-Phytolithe schleifen die Zähne ab und stehen daher im Mittelpunkt eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanzierten Forschungsschwerpunktes. Der Bestimmung der Indentationshärte kommt daher eine große Bedeutung zu. Bislang weiß man nämlich noch viel zu wenig von den Verschleißvorgängen beim Kauen. Um die Eigenschaften der Opal-Phytolithe im Mikro- und Nanobereich zu analysieren und die entsprechenden mechanischen Parametersätze zu bestimmen, wird ein nanomechanischer Tester von ASMEC eingesetzt.

Der universelle nanomechanische Tester UNAT zur mechanischen Charakterisierung von Oberflächen und dünnen Schichten im Mikro- und Nanobereich ist für eine maximale Kraft von bis zu 2 N ausgelegt. Das Besondere dieser Lösung sind zwei völlig unabhängige Messköpfe für die Messung von normalen und lateralen Kraft-Verschiebungs-Kurven mit einer Auflösung im Nanometerbereich. Damit kann dieses Gerät zum einen für Härte-, Verschleiß- und Scratchtests, zum anderen als Zugprüfgerät und Profilometer eingesetzt werden. Die Eindringprüfung an den Opal-Phytolithen erfolgt mit einem Diamant-Berkovich-Eindringkörper und einer Eindringkraft von 5 mN. Im Anschluss wird die Oberfläche visuell mit 500-facher Vergrößerung aufgenommen.

Der Nanoindenter UNAT bietet sowohl vollautomatische Messungen mit hoher Produktivität, als auch Messungen an großen und weitgehend ebenen Teilen, ohne dass sie zerteilt werden müssen. Ermöglicht wird dies durch einen mobilen Messkopf, der für automatische Messungen auf einen Geräterahmen aufgesetzt und für mobile Messungen einfach abgenommen werden kann. Darüber hinaus besitzt er eine integrierte passive Schwingungsdämpfung. Das hat den Vorteil, dass ohne aktive Schwingungsdämpfung und ohne Einhausung präzise Messungen mit hoher Auflösung möglich sind.
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