Nanoindentaatiomenetelmät

Nanoindentaatiomenetelmät on tekniikka materiaalien mekaanisten ominaisuuksien, kuten kovuuden ja elastisen moduulin, mittaamiseen nanometritasolla. Menetelmässä terävä kärki, jota kutsutaan indentoriiksi, painetaan materiaalin pintaan kontrolloidulla voimalla ja mitataan tunkeutumissyvyys. Indentori voi olla esimerkiksi timantista valmistettu pyramidin tai pallon muotoinen kärki.

Nanoindentaatiolla voidaan tutkia materiaalien ominaisuuksia hyvin pienissä tilavuuksissa, mikä tekee siitä erittäin hyödyllisen esimerkiksi ohuiden kalvojen, nanomateriaalien ja mikrorakenteellisten materiaalien analysoinnissa. Mittausprosessi on yleensä automaattinen ja perustuu tarkkaan voiman ja syvyyden mittaamiseen.

Tietojen analysointi nanoindentaatiokokeista perustuu yleensä tunnettuun fisikaaliseen malliin, joka kuvaa indentorin ja materiaalin välistä vuorovaikutusta. Mallin avulla voidaan laskea materiaalin kovuus ja elastinen moduuli mitattujen voima-syvyys -käyrien perusteella. Erikoissovelluksissa voidaan käyttää myös edistyneempiä analyysimenetelmiä, kuten edistynyttä analyysia, joka mahdollistaa materiaalin viskoelastisten ominaisuuksien tai murtumiskestävyyden tutkimisen.

Nanoindentaatiomenetelmien etuja ovat korkea resoluutio, kyky mitata pieniä näytemääriä ja mahdollisuus suorittaa mittauksia erilaisissa ympäristöissä, kuten tyhjiössä tai nesteissä. Menetelmän rajoituksia ovat muun muassa tarvittavan erityislaitteiston kustannukset ja analyysin monimutkaisuus tietyissä tapauksissa. Menetelmää käytetään laajasti materiaalitieteessä, fysiikassa, kemiassa ja insinööritieteissä.