Nanoindentasyon
(nanoçentikleme), nanoskopik malzemelere (ince filmler ve kaplamalar, mikro ve
nanoyapılar) uygulanan bir test metodudur; örnek yüzeyi ‘indenter (çentikleyici)’ denilen özel bir
parçayla sıkıştırılır. (Bak. İndenter)
İndentasyon porosesinde kullanılan indenter özel şekil,
elastik modül, v.s. gibi gibi spesifik mekanik özelliklere sahiptir. Testte uygulanan
belirli bir kuvveti takiben temas alanındaki şekil ve boyut değişikliği ya incelenir
veya yük-indenter konum eğrisi çizilir. Birinci durumda daha basit indentasyon cihazları
yeterlidir; ancak ikinci durumda test edilen malzemeyle ilgil daha fazla bilgi
edinilir. Nanoskalada temas şeklinin incelenmesi, bir atomik kuvvet mikroskobu
veya taramalı elektron mikroskobunun kullanılmasını gerektirir; bu nedenle,
nano-indentasyonda hemen hemen daima yük / penetrasyon eğrisi çizilir.
Numunenin sertliğini ölçmek için, standartlaştırılmış
teknikler ve standart indentler kullanır. En yaygın malzeme kuvveti testleri
olarak, Vickers sertlik testi, Brinell sertlik testi ve Rockwell sertlik testi
sayılabilir.
İndentasyon tekniği kullanılarak elastik modülünü tayin
etmek için bir yük / penetrasyon eğrisi çizilmelidir. Boşaltma (unloadind)
sırasında eğrinin eğimi, yani uygulanan kuvvetin sıfıra indirgenmesi,
malzemenin elastik modülüne bağlıdır. Ancak nanoskalada yüzey etkilerinin artan
rolünden dolayı, indentör ucundaki plastik bölgenin ve yapışma kuvvetlerinin
etkisinin kapsamlı bir analizi mümkün
değildir.
Bir malzemenin plastik ve akış özelliklerinin indentasyon
yoluyla tanımlanması hem yük / penetrasyon eğrisinin oluşturulmasını ve hem de
ve bu parametrelerin zaman bağımlılığını ölçmeyi gerektirir.
Nanoindentasyon ekipmanı, yüksek hassasiyetle üretilmeli ve
ayarlanmalıdır. Malzeme testleri tamamen izole edilmiş bir ortamda
gerçekleştirilir, çünkü en ufak sıcaklık ve atmosferik dalgalanmalar bile test
sonuçlarını olumsuz hale getirebilir.
Şekil-1: Nanoskala indentasyon (çentikleme) ve kazıma
teknikleriyle malzeme incelemesinde kullanılan nanotarama 3D ünitesi
Şekil-2: Nanoindentasyon şematik; (a) çalışma prensibi diyagramı,
(b) yükleme ve boşaltma prosesinin yük-yer değiştirme eğrisi (S: boşaltmanın
temas katılığı)
