Bu çalışma JSPS KAKENHI, hibe numaraları JP16K17988 ve JP16K05996 tarafından ve Kabine Ofisi tarafından işletilen Yapısal Malzemeler için Yenilikçi Ölçme ve Analiz (SIP-IMASM) Birimi D66&#39;nın D66 Birimi Stratejik Yenilik Geliştirme Programı tarafından desteklenmiştir. Yazarlar Drs&#39;a da minnettarlar. Satoshi Kishimoto ve Kimiyoshi Naito CFRP materyalleri için NIMS&#39;de.

1. Numune üzerindeki Mikro / Nano-ölçekli Izgaranın Onaylanması <ol><li> Numunenin İşlenmesi <ol><li> Numuneyi, mikroskop altında kullanılan spesifik yükleme cihazı ( örn., 1 x 5 x 30 mm 3 ) ile istenen boyuta getirin ve böylece yüzeyin , ilgilenilen bölgeden 1.5 kat daha büyük olmasını sağlayın. </li><li> Otomatik bir cila makinesi üzerinde sırayla kaba ve ince kum kağıdı kullanarak ardarda gözlemlenecek olan numune yüzeyini ( örn., 1 x 30 mm2) parlatın ( örn. SiC folyo # 320&#39;yi 3 dakika boyunca ve sonra # 800&#39;ü 1 dakika 150 rpm&#39;de kullanın Ve 30 N). Her parlatma adımından sonra numuneyi su kullanarak temizleyin. </li><li> Aynı numune yüzeyini, otomatik parlatma makinesinde sırayla kaba ve ince parlatma çözümleri kullanarak parlatın ( örn., DP-Spray P 15 dakika boyunca 5 dakika, P 1 μm 8 dakika boyunca ve P 0.25 μm&#39;de 10 dakika 150 rpm&#39;de kullanın ve 30 N). Numuneyi her polisinden sonra su kullanarak temizleyinAdım at. </li></ol></li><li> Numuneye Periyodik Bir Desen Var Olmasaydı Mikro / Nano Ölçekli Izgaranın Üretilmesi NOT: Numune yüzeyindeki mikro / nano ölçekte doğal periyodik bir model mevcutsa, bu adım atlanabilir. Izgara imalat yöntemini aşağıdakilerden seçin: ultraviyole (UV) veya ısıtma nanoimprint lithography (NIL) 26 , elektron ışını litografi (EBL) 2 ve odaklanmış iyon demiri (FIB) frezeleme 6 . NOT: Izgara üretim süreci burada UV NIL örnek olarak verilmiştir. <ol><li> Bir pipet kullanarak numune yüzeyine 2 mL UV direnci bırakın. </li><li> Örtüyü 60 saniye süreyle 1,500 rpm&#39;de bir spin kaplayıcı kullanarak numune yüzeyine astar. </li><li> 0.2 MPa&#39;lık bir basınçta bir nano-baskı kalıbını direnç tabakasına bastırın. Rezistansı 30 saniye boyunca 375 nm dalga boyunda UV&#39;ye maruz bırakın. </li><li> Nanoimprint kalıplarını numune yüzeyinden ayın. </li></ol&gt; </li><li> Mikroskop Kullanarak Numune Üzerindeki Izgaranın Gözlemlenmesi <ol><li> Ġyon kaplayıcısı kullanarak ızgara yüzeyinde 3-10 nm kalınlıkta bir platin veya altın tabakası örün ( örn., 30 μA&#39;lik bir püskürtme akımı ile 3 Pa&#39;da 30 saniye süreyle kaplama) kaplayın. </li><li> Numuneyi bir lazer tarama mikroskopu (LSM) 23 içine koyun. NOT: Bir transmisyon elektron mikroskopu (TEM) 5 , bir atomik kuvvet mikroskopu (AFM) 12 veya bir taramalı elektron mikroskopu (SEM) 7 gibi diğer mikroskoplar da kullanılabilir. </li><li> Mikrofondaki görüntü kayıt yazılımında &quot;Yakala&quot; ve &quot;Dosya | Dışa Aktar | Resim Dosyası&quot; nı tıklayarak mikroskop kullanarak odaklamayı ayarlayın ve bir ızgaralı görüntüyü kaydedin. </li></ol></li><li> Izgaranın Grid Pitchinin (nm veya μm) Grid Görüntüsünden Hesaplanması <ol><li> 10 gr&#39;dan daha fazla ortalama değeri hesaplayınId, tarama veya objektif bozulmasının potansiyel etkisini önlemek için ızgaralı görüntünün orta bölümünde bulunur. NOT: Numunedeki ızgaralar, oda sıcaklığında birkaç gün boyunca saklanabilir. </li></ol></li></ol> 2. Yükleme Testinde Izgaralı Görüntülerin Elde Edilmesi <ol><li> Mikroskopta Yükleme Testinin Hazırlanması <ol><li> Numuneyi, çekme, basma, ısıtma veya elektrikli yükleme cihazı gibi bir yükleme cihazına mikroskop altında sabitleyin. NOT: Izgara aralığı 20 nm&#39;den düşükse, bir TEM veya AFM kullanılmalıdır. Izgara aralığı 20 nm ila 10 um ise, bir SEM kullanılabilir. Izgara aralığı 400 nm&#39;den büyükse bir LSM kullanılabilir. </li><li> Spesifik gerekliliklere göre yük hızını ( örneğin 0.01 mm / s) ve yük veya yer değiştirme artımlı adımı ( örn. 0.5 N / adım veya 0.024 mm / adım) ayarlayın. Yükü ve yer değiştirmeyi sıfıra ayarlayın. </li><li> Şebekeyi sörf yapınGözlem düzleminde as. Mikroskop örnek aşamasını hareket ettirerek veya döndürerek düşük bir büyütme altında ilgi alanı seçin. </li><li> Görüntüdeki ızgara aralığını 1.8 × bir piksel boyutundan büyük yaparak uygun bir büyütme seçin. NOT: Genellikle, görüntüdeki ızgaranın aralığını 2 pikselden fazla yapmak daha iyidir. Bir ızgara aralığı daha fazla piksel karşılık geldiğinde, deformasyon ölçümünün doğruluğu artar; ancak ölçüm alanının boyutu o kadar küçüktür. </li></ol></li><li> Yükleme Testinde Izgaralı Görüntülerin Toplanması <ol><li> Mikroskop görüntü kayıt yazılımında &quot;Yakala&quot; ve &quot;Dosya | Dışa Aktar | Resim Dosyası&quot; nı tıklayarak yüklemeden önce ilgi alanının bir ızgaralı görüntüsünü kaydedin. </li><li> Yükleme cihazının işletim yazılımını kullanarak ilk yük adımı ( örneğin 0,5 N veya 0,024 mm) uygulayarak numuneyi mikroskop üzerine yerinde yüklemeye başlayın. </li><li> RecMikroskop görüntü kayıt yazılımındaki &quot;Yakala&quot; ve &quot;Dosya | Dışa Aktar | Resim Dosyası&quot; nı tıklayarak ilk yük aşamasından ( örneğin 0.5 N veya 0.024 mm&#39;de) sonra ilgi alanının bir ızgara görüntüsü elde edin. Mikroskopun büyütme ve çalışma mesafesinin değişmeden kalmasını sağlayın. </li><li> Yükleme cihazını kullanarak her bir yük adımı uygulayarak numuneyi yüklemeye devam edin. Her bir yük adımı sonrasında, numune kırıldığında veya belirli bir değere ulaşılana kadar ( örneğin, 19 kez yükleyin ve 19 grid resmini, 1 N, 1,5 N, 2,0 N, ..., 10 N, 0.5 olarak aralıklarla kaydedin) ızgara görüntüsünü kaydedin. N veya 0.024 mm aralıklarla 0.048 mm, 0.072 mm, 0.096 mm, ..., 0.48 mm&#39;de). Mikroskopun büyütme ve çalışma mesafesinin değişmediğinden emin olun. NOT: Izgara görüntüleri keyfi olarak uzun bir süre kaydedilebilir. </li></ol></li></ol> 3. Örnekleme Öncesi ve Sonrası Örnekleme Hareketsizliklerinin Üretimiormation <ol><li> Izgaralı Görüntülerde Izgara Eğrilerinin (piksel) Tahmini <ol><li> Yüklemeden önce, bir görüntü işleme yazılımında ( örn., Microsoft Paint) iki bitişik ızgaranın merkezleri arasındaki mesafeyi ölçerek ızgara görüntüsündeki ızgara aralığını (birim: piksel) tahmin edin. </li><li> Maksimum yükte ızgara görüntüsündeki ızgara aralığını tahmin edin. </li></ol></li><li> Örnekleme Aralığının Belirlenmesi (piksel) <ol><li> Izgara eğimleri önce ve deformasyon 1.8 ila 2.5 piksel arasında olduğunda adım 3.2.2&#39;ye geçin. Izgara aralıkları deformasyondan önce ve sonra 2,4 ve 3,6 piksel arasında olduğunda adım 3.2.3&#39;e geçin. Izgara aralıkları deformasyondan önce ve sonra 3.2 pikselden büyük olduğunda 3.2.4 adımına atlayın. </li><li> Örnekleme adımını T = 2 piksel olarak ayarlayın. Adım 3.3&#39;e atlayın. </li><li> Örnekleme adımını T = 3 piksel olarak ayarlayın. Adım 3.3&#39;e atlayın. </li><li> Örnek alma aralığı T&#39;yi pozitif olarak ayarlayınDeformasyon öncesi ve sonrası 0.75x ve 1.25x ızgara aralıkları, bol miktarda simülasyon sonucundan tespit edilmiştir22. NOT: 3.2.1 ve 3.2.4 adımlarındaki gereksinimleri karşılayan 2 pozitif tam sayı varsa, örnekleme aralığı olarak daha büyük tam sayı seçmek daha iyidir. Gereksinimleri karşılayan 3 veya daha fazla pozitif tam sayı varsa, örnekleme aralığından biraz daha büyük olduğu sürece orta tamsayıyı seçmek daha iyidir. </li></ol></li><li> Deformasyondan Önce Numune Alma Köşeleri Oluşturma <ol><li> Deformasyondan önce ızgara görüntüsünü açın. X yönünün yatay olarak sağa olduğunu varsayıldığında, y yönü dikey olarak aşağı doğrudur ve koordinat (0, 0) sol üst köşede bulunur, x görüntüsünün W genişliğini ve y yönündeki görüntü yüksekliğini hesaplar . NOT: y yönü aşağıdaki gibi tanımlanabilir:Dikey olarak yukarıya. </li><li> Y yönünde moiré saçak oluşturmak için adım 3.3.3&#39;e gidin. X yönünde moiré saçak oluşturmak için adım 3.3.7&#39;ye geçin. </li><li> Izgara görüntüsünü bir alçak geçiren filtre (LPF) kullanarak ızgaralı bir görüntüye işleyin. Örneğin, ana yönlendirmenin ızgaraya dik doğrultu olarak tanımlandığı, ana yönü x olan ızgarayı bastırmak için bir FT algoritması kullanın. Filtre boyutunu ızgara aralığına yakın olacak şekilde ayarlayın. </li><li> Izgara görüntüsünü, sadece birkaç yatay çizgide gri değerlerini çıkartarak inceltin; örnekleme aralığı T ( T ≥2) y = k piksel ( k = 0) ( Şekil 1 ) arasındaki mesafeyle ( diğer bir deyişle yalnızca griyi Y = k piksel, y = k + T piksel, ..., y = k + iT piksel örnekleme hatlarındaki değerleri , burada i bir po&#39;durSitatif tam sayı). Son örnekleme çizgisinin ( k + iT) koordinatını, görüntü yüksekliğinden ( H) daha düşük yapın. </li><li> Yatay örnekleme çizgileri ile görüntünün tam alan yoğunluğu enterpolasyonunu (doğrusal veya B-spline) gerçekleştirerek y yönünde bir örnekleme hareli deseni oluşturun. </li><li> 1 piksel artan adımında k değiştirerek ( yani, inceltmenin başlangıç ​​noktasını y = k olarak değiştirerek) 3.3.4 ve 3.3.5 adımlarını tekrarlamak suretiyle y yönünde diğer T -1 örnekleme hareli desenleri oluşturun Piksel; k = 1, ..., T -1). </li><li> Adım 3.3.3&#39;te x&#39;ten y&#39;ye değiştirilerek x yönünde T adımlı uzamsal faz kaydırmalı örnekleme hareli desenleri oluşturmak için adım 3.3.3-3.3.6&#39;daki aynı işlemleri kullanın; görüntü yüksekliği H&#39;yi görüntü genişliği W olarak değiştirin Ve y&#39;yi 3.3 adımlarında x olarak değiştirme.4-3.3.6. NOT: x yönündeki örnekleme aralığı y yönündeki örnekleme yelpazesinden farklı olabilir. </li></ol></li><li> Deformasyon Sonrası Numune Alma Köşeleri Üretimi <ol><li> Tüm ızgaraları farklı yüklerde açın. Izgara görüntülerinin sayısının N olduğunu varsayalım . </li><li> Adımları 3.3.3-3.3.6 N kez tekrarlayarak y yönünde T- adım uzaysal faz kaydırmalı moiré saçaklardan N grup oluşturun. </li><li> Adım 3.3.7&#39;yi N kez tekrarlayarak x adımında N- adım uzaysal faz kayması moiré saçaklardan N grup oluşturun. </li></ol></li></ol> 4. Yükleme Testinde Numunenin Deformasyon Ölçümü <ol><li> Deformasyondan Önce ve Sonra Moir Saçılmaların Hassasiyetlerinin Belirlenmesi <ol><li> Deformasyona uğramadan önce T- adım moiré saçaklardaki yoğunlukları çıkartınAdım 3.3.5 ve 3.3.6&#39;da y yönünde; Adım 3.3.7&#39;deki x yönündeki moiré yoğunluklarını belirleyin. Aşağıdaki denklem 23 kullanılarak j ( j = x , y ) yönünde deformasyon öncesi T- basamağını ( T ≥2) moiré yoğunluklarını tanımlayın: <img alt="Denklem 1" src="/files/ftp_upload/55739/image001.jpg" /> (1) Burada p j , j ( j = x , y ) yönünde deformasyon öncesi ızgara aralığıdır, A modüle edilmiş genliktir ve D arka planı ve yüksek frekanslı yoğunlukları içerir. </li><li> Adım 3.4.2&#39;de y doğrultusunda deformasyon sonrasında T-adım moiré saçaklarının yoğunluklarını çıkartın ve adım 3.4.3&#39;te x yönündeki moiré yoğunluklarını belirleyin. Deformasyondan sonraki T- kademeli ( T ≥ 2) moiré yoğunluklarını tanımlayın.J ( k ), p j , A ve D&#39; yi I &#39; m, j ( k ), p &#39; ye değiştirerek yukarıdaki aynı denklemi (Denklem 1) kullanarak j ( j = x , y ) J , A &#39;ve D &#39; olarak gösterilir, burada üst simge tekli terim deformasyondan sonra anlamına gelir. NOT: Örnekleme perdesi T ≥ 3 piksel ise, bu adımı dikkate almayın ve adım 4.3&#39;e geçin. </li></ol></li><li><ol><li> Aşağıdaki denklem kullanılarak deformasyon öncesi iki aşamalı örnekleme moiré yoğunlukları ( Şekil 1a ) arasındaki çarpımsal parazitten çarpma moiré saçakları yeniden yapılandırın . <img alt="Denklem 2" src="/files/ftp_upload/55739/image002.jpg" /> (2) Burada çoklu, j yoğunluğu için o duruyor oDeformasyon öncesi j ( j = x , y ) yönündeki yeniden yapılandırılmış çarpım moiré saçaklar. </li><li> Fringe merkezleme tekniği 24 kullanılarak deformasyon öncesi yeniden yapılandırılmış çarpma moiré saçaklarını işleyin. Yeniden yapılandırılmış çoğaltma moiré&#39;nin merkez çizgilerindeki saçak siparişlerine ardışık tam sayı ve yarı tam sayı f j = [1, 1.5, 2, 2.5, ...] atayın. NOT: Çarpım moiresi saçakları çok yoğunsa, iki basamaklı örnekleme harnezinin saçak siparişleri önce belirlenebilir ( yani, f j ( 0) = [1, 0, 2, 0, 3, 0, ...] ve F j (1) = [0, 1.5, 0, 2.5, 0, 3.5, ...]). Çarpma moiresi saçaklarının saçak sırası f j = f j (0) + f j (1) = [1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, ...] olacaktır. Sert gövde yer değiştirmesi gerinme sonucunu etkilemez. </li><li> Aşağıdaki denklemleri kullanarak örnekleme adımına göre deformasyona uğramadan önce numunenin göreli gerginliğini ölçün 23 <img alt="Denklem 3" src="/files/ftp_upload/55739/image003.jpg" /> (3) <img alt="Denklem 4" src="/files/ftp_upload/55739/image004.jpg" /> (4) Burada u j_rela ve ε j_rela sırasıyla j ( j = x , y ) doğrultusunda deformasyona uğramadan önce numunenin nispi yer değiştirmesi ve göreli gerginliğini temsil eder ve γ xy_rela deformasyon öncesi göreli makaslama gerilmesini ifade eder. </li><li> X ve y yönlerinde deformasyon yapıldıktan sonra numunenin N çarpı boyunca deformasyona uğramasından sonra, I multi, j , I m, j (0), I m, j değişkeni değişen örneklerin göreli soylarını belirlemek için 4.2.1-4.2.3 adımlarını tekrarlayın </I &#39; çoklu, j , I &#39; denklemlerinde (2) - (4) &#39;de pj, A , D, uj_rela ( j = x , y ), εj_rela ve γxy_rela (J = x, y), ε &#39; j_rela ve γ &#39; xy_rela , sırasıyla, m &#39;, j &#39; , Burada üst simge tekli terim deformasyondan sonra anlamına gelir. </li><li> J ( j = x , y ) doğrultusundaki gerçek normal gerinimi ε j&#39;yi belirleyin; bu, ızgara aralığı ile absolut olan makaslama gerinimi γ xy&#39;nin göreli değişimidürE deformasyon öncesi ve sonrası göreli soylardan gelen yükün sebep olduğu ızgara açısının varyasyonu 20 . <img alt="Denklem 5" src="/files/ftp_upload/55739/image005.jpg" /> (5) <img alt="Denklem 6" src="/files/ftp_upload/55739/image006.jpg" /> (6) </li></ol></li><li> Deformasyon Ölçümü Örnekleme Aralığı T ≥ 3 pikseldir <ol><li> Uzamsal faz kaydırma tekniğini kullanarak k = 0 olduğunda şekil değiştirmeden önce j ( j = x , y ) yönündeki örnekleme moiresi saçaklarının fazını hesaplayın ( Şekil 1b ) 21 <img alt="Denklem 7" src="/files/ftp_upload/55739/image007.jpg" /> (7) </li><li> Deformasyondan sonra k = 0 iken j ( j = x , y ) yönündeki örnekleme moiresi saçaklarının fazını, φ m&#39;nin yerine geçerek elde edin , <eM&gt; j ve I m, j ( k ) ile sırasıyla, eşitlik (7) &#39;de m&gt; j ve I m, j ( k )&#39; dir. N yük için N kez tekrarlayın. NOT: Adım 4.3.1 ve 4.3.2&#39;deki faz dağılımlarında çok fazla rastgele gürültü varsa fazları yumuşatmak için bir gün / cos filtresi 25 kullanılabilir. </li><li> Deformasyondan önce ve sonra j ( j = x , y ) yönündeki örnekleme moiresi saçaklarının faz farkını belirleyin ( yani, Δ φ m, j = φ &#39; m, j - φ m, j ). </li><li> Deplasmanın u j , normal gerinim ε j dağılımlarını ölçün <eM&gt; j ( j = x , y ) yönü ve yükün neden olduğu numunenin kayma gerginliği γ xy . Aşağıdaki denklemleri 6 ve 21&#39;i kullanın <img alt="Denklem 8" src="/files/ftp_upload/55739/image008.jpg" /> (8) <img alt="Denklem 9" src="/files/ftp_upload/55739/image009.jpg" /> (9) <img alt="Denklem 10" src="/files/ftp_upload/55739/image010.jpg" /> (10) NOT: Gerinim dağılımlarında çok fazla gürültü varsa, ortalama bir düzeltici filtre kullanılabilir, bu filtrenin boyutu 2 kılavuz sahadan küçüktür. </li></ol></li><li> Sonuç Depolama <ol><li> Harman tüyleri, aşamaları (örnekleme aralığı T ≥ 3 pikselden), yer değiştirmeleri ve soyları, .tif veya .bmp dosyaları gibi resimler biçiminde ve .txt veya .csv gibi metin biçiminde kaydedin. dosyaları. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Weller, R., Shepard, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Displacement+measurement+by+mechanical+interferometry.">Displacement measurement by mechanical interferometry.</a> Proc. Soc. Exp. Stress Anal. 6 (1), 35-38 (1948).</li><li>Kishimoto, S., Egashira, M., Shinya, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcreep+deformation+measurements+by+a+moir&#233;+method+using+electron+beam+lithography+and+electron+beam+scan.">Microcreep deformation measurements by a moir&#233; method using electron beam lithography and electron beam scan.</a> Opt. Eng. 32 (3), 522-526 (1993).</li><li>Ifju, P., Han, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+applications+of+moir&#233;+interferometry.">Recent applications of moir&#233; interferometry.</a> Exp. Mech. 50 (8), 1129-1147 (2010).</li><li>Zhang, H., Wu, C., Liu, Z., Xie, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+curved+surface+micro-moir&#233;+method+and+its+application+in+evaluating+curved+surface+residual+stress.">A curved surface micro-moir&#233; method and its application in evaluating curved surface residual stress.</a> Meas. Sci. Technol. 25 (9), 095002 (2014).</li><li>Zhang, H., Liu, Z., Wen, H., Xie, H., Liu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subset+geometric+phase+analysis+method+for+deformation+evaluation+of+HRTEM+images.">Subset geometric phase analysis method for deformation evaluation of HRTEM images.</a> Ultramicroscopy. 171, 34-42 (2016).</li><li>Wang, Q., Kishimoto, S., Xie, H., Liu, Z., Lou, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+high+temperature+creep+deformation+of+micro-structure+with+metal+film+wire+on+flexible+membrane+using+geometric+phase+analysis.">In situ high temperature creep deformation of micro-structure with metal film wire on flexible membrane using geometric phase analysis.</a> Microelectron. Reliab. 53 (4), 652-657 (2013).</li><li>Wang, Q., Kishimoto, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+analysis+of+residual+stress+and+stress+intensity+factor+in+a+resist+after+UV-nanoimprint+lithography+based+on+electron+moir&#233;+fringes.">Simultaneous analysis of residual stress and stress intensity factor in a resist after UV-nanoimprint lithography based on electron moir&#233; fringes.</a> J. Micromech. Microeng. 22 (10), 105021 (2012).</li><li>Kishimoto, S., Wang, Q., Xie, H., Zhao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+the+surface+structure+of+butterfly+wings+using+the+scanning+electron+microscopic+moir&#233;+method.">Study of the surface structure of butterfly wings using the scanning electron microscopic moir&#233; method.</a> Appl. Opt. 46 (28), 7026-7034 (2007).</li><li>Li, C., Liu, Z., Xie, H., Wu, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+3D+SEM+Moir&#233;+method+for+micro+height+measurement.">Novel 3D SEM Moir&#233; method for micro height measurement.</a> Opt. Express. 21 (13), 15734-15746 (2013).</li><li>Xie, H., Wang, Q., Kishimoto, S., Dai, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+planar+periodic+structure+using+inverse+laser+scanning+confocal+microscopy+moir&#233;+method+and+its+application+in+the+structure+of+butterfly+wing.">Characterization of planar periodic structure using inverse laser scanning confocal microscopy moir&#233; method and its application in the structure of butterfly wing.</a> J. Appl. Phys. 101 (10), 103511 (2007).</li><li>Tang, M., Xie, H., Wang, Q., Zhu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase-shifting+laser+scanning+confocal+microscopy+moir&#233;+method+and+its+applications.">Phase-shifting laser scanning confocal microscopy moir&#233; method and its applications.</a> Meas. Sci. Technol. 21 (5), 055110 (2010).</li><li>Xie, H., Kishimoto, S., Asundi, A., Boay, C. G., Shinya, N., Yu, J., Ngoi, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In-plane+deformation+measurement+using+the+atomic+force+microscope+moir&#233;+method.">In-plane deformation measurement using the atomic force microscope moir&#233; method.</a> Nanotechnology. 11 (1), 24 (2000).</li><li>Xie, H., Liu, Z., Fang, D., Dai, F., Gao, H., Zhao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+study+on+the+digital+nano-moir&#233;+method+and+its+phase+shifting+technique.">A study on the digital nano-moir&#233; method and its phase shifting technique.</a> Meas. Sci. Technol. 15 (9), 1716 (2004).</li><li>Wang, Q., Kishimoto, S., Yamauchi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-directional+structural+characterization+of+hexagonal+packed+nanoparticles+by+hexagonal+digital+moir&#233;+method.">Three-directional structural characterization of hexagonal packed nanoparticles by hexagonal digital moir&#233; method.</a> Opt. Lett. 37 (4), 548-550 (2012).</li><li>Liu, Z., Lou, X., Gao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deformation+analysis+of+MEMS+structures+by+modified+digital+moir&#233;+methods.">Deformation analysis of MEMS structures by modified digital moir&#233; methods.</a> Opt. Lasers Eng. 48 (11), 1067-1075 (2010).</li><li>Li, Y., Xie, H., Chen, P., Zhang, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theoretical+analysis+of+moir&#233;+fringe+multiplication+under+a+scanning+electron+microscope.">Theoretical analysis of moir&#233; fringe multiplication under a scanning electron microscope.</a> Meas. Sci. Technol. 22 (2), 025301 (2010).</li><li>Patorski, K., Wielgus, M., Ekielski, M., Ka&#378;mierczak, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AFM+nanomoir&#233;+technique+with+phase+multiplication.">AFM nanomoir&#233; technique with phase multiplication.</a> Meas. Sci. Technol. 24 (3), 035402 (2013).</li><li>Wang, Q., Ri, S., Takashita, Y., Ogihara, S., Yoshida, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+33:+Full-field+measurements+of+principal+strains+and+orientations+using+moir&#233;+fringes.">Chapter 33: Full-field measurements of principal strains and orientations using moir&#233; fringes.</a> Advancement of Optical Methods in Experimental Mechanics. 3, 251-259 (2017).</li><li>Wang, Z., Han, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+iterative+algorithm+for+phase+extraction+of+randomly+phase-shifted+interferograms.">Advanced iterative algorithm for phase extraction of randomly phase-shifted interferograms.</a> Opt. Lett. 29 (14), 1671-1673 (2004).</li><li>Wang, Q., Xie, H., Hu, Z., Zhang, J., Sun, J., Liu, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Residual+thermo-creep+deformation+of+copper+interconnects+by+phase-shifting+SEM+moir&#233;+method.">Residual thermo-creep deformation of copper interconnects by phase-shifting SEM moir&#233; method.</a> Appl. Mech. Mater. 83, 185-190 (2011).</li><li>Ri, S., Fujigaki, M., Morimoto, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sampling+moir&#233;+method+for+accurate+small+deformation+distribution+measurement.">Sampling moir&#233; method for accurate small deformation distribution measurement.</a> Exp. Mech. 50 (4), 501-508 (2010).</li><li>Ri, S., Muramatsu, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theoretical+error+analysis+of+the+sampling+moir&#233;+method+and+phase+compensation+methodology+for+single-shot+phase+analysis.">Theoretical error analysis of the sampling moir&#233; method and phase compensation methodology for single-shot phase analysis.</a> Appl. Opt. 51 (16), 3214-3223 (2012).</li><li>Wang, Q., Ri, S., Tsuda, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+sampling+Moir&#233;+as+a+substitute+for+microscope+scanning+Moir&#233;+for+high-sensitivity+and+full-field+deformation+measurement+at+micron/nano+scales.">Digital sampling Moir&#233; as a substitute for microscope scanning Moir&#233; for high-sensitivity and full-field deformation measurement at micron/nano scales.</a> Appl. Opt. 55 (25), 6858-6865 (2016).</li><li>Dai, F., Wang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automatic+fringe+patterns+analysis+using+digital+processing+tehniques:+I+fringe+center+method.">Automatic fringe patterns analysis using digital processing tehniques: I fringe center method.</a> Acta Photonica Sinica. 28, 700-706 (1999).</li><li>Gutmann, B., Weber, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase-shifter+calibration+and+error+detection+in+phase-shifting+applications:+a+new+method.">Phase-shifter calibration and error detection in phase-shifting applications: a new method.</a> Appl. Opt. 37 (32), 7624-7631 (1998).</li><li>Wang, Q., Kishimoto, S., Tanaka, Y., Kagawa, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro/submicro+grating+fabrication+on+metals+for+deformation+measurement+based+on+ultraviolet+nanoimprint+lithography.">Micro/submicro grating fabrication on metals for deformation measurement based on ultraviolet nanoimprint lithography.</a> Opt. Lasers Eng. 51 (7), 944-948 (2013).</li><li>Min-Jin, T., Hui-Min, X., Yan-Jie, L., Xiao-Jun, L., Dan, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+grating+fabrication+technique+on+metal+films+using+UV-nanoimprint+lithography.">A new grating fabrication technique on metal films using UV-nanoimprint lithography.</a> Chin. Phys. Lett. 29 (9), 098101 (2012).</li></ol>

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Açıklanan teknikte, zorlu bir adım, numunede periyodik bir desen mevcut değilse mikro / nano ölçekli ızgaralı veya ızgaralı (ızgaralı olarak kısaltılmış) üretimdir26. Izgara aralığı deformasyona uğramadan önce üniform olmalı çünkü deformasyon ölçümü için önemli bir parametredir. Malzeme metal, metal alaşım veya seramik ise, UV veya ısıtma nanoimprint litografi (NIL) 27 , elektron ışını litografi (EBL) 2 , odaklanmış iyon demeti (F...

Mikro / nano ölçekli deformasyon ölçümleri, gelişmiş malzemelerin mekanik özelliklerini, istikrarsız davranışlarını, artık gerilmelerini ve çatlak oluşumlarını değerlendirmek için hayati önem taşır. Optik teknikler temassız, tam alanlı ve tahribatsız olduğundan, son birkaç on yıl boyunca deformasyon ölçümü için çeşitli optik yöntemler geliştirilmiştir. Son yıllarda, mikro / nano ölçekli deformasyon ölçüm teknikleri ağırlıklı olarak moiré yöntemleri 1 , 2 , 3 , 4 , geometrik faz analizi (GPA) 5 , 6 , Fourier dönüşümü (FT), dijital görüntü korelasyonu (DIC) ve Elektronik benekli desen interferometrisi (ESPI). Bu teknikler arasında GPA ve FT, çoklu frekanslar mevcut olduğu için karmaşık deformasyon ölçümleri için uygun değildir. DIC yöntemi simAncak gürültüye karşı güçsüzdür çünkü deformasyon taşıyıcısı rasgele benektir. Son olarak, ESPI titreşime karşı oldukça duyarlıdır. Mikro / nano ölçekli moiré yöntemleri arasında şu anda en çok kullanılan yöntemler, elektron tarama moiré 7 , 8 , 9 , lazer tarama moiré 10 , 11 ve atomik kuvvet mikroskopu (AFM) moiré 12 gibi mikroskop tarama moiré yöntemlerdir Ve dijital / üst üste moiré 13 , 14 , 15 yöntemi ve çarpma / kısmi moiré yöntemi 16 , 17 gibi bazı mikroskop tabanlı moiré yöntemleri. Tarama moiré yönteminin geniş bir görüş alanı, yüksek resoLution ve rassal gürültüye duyarsızlık. Bununla birlikte, geleneksel tarama moiré yöntemi, 2 boyutlu şekil değiştirme ölçümleri için uygun değildir, çünkü örneklemin veya tarama yönünün 90 ° döndürülmesi ve iki yönde moiré saçaklar oluşturmak için iki kez tarama yapılması gereklidir [ 18] . Döndürme ve çift tarama işlemleri, dönme hatasını getirir ve uzun sürebilir ve 2D gerinim ölçüm hassasiyetini, özellikle kayma gerginliğini ciddi şekilde etkiler. Zamansal faz kaydırma tekniği 19 , 20 deformasyon ölçüm doğruluğunu iyileştirebilmesine rağmen zaman ve dinamik testler için uygun olmayan özel bir faz kaydırma cihazı gerektirir. Örnekleme moiré yöntemi 21 , 22 , deplasman ölçümlerinde yüksek bir doğruluk derecesine sahiptir ve şu anda özellikle otomobiller p köprüleri üzerinde sapma ölçümleri için kullanılmaktadıreşek. Örnekleme moiré yöntemini mikro / nano-ölçekli 2D gerinim ölçümlerine genişletmek için, 2 piksel örneklemeli moiré saçaklardan, ölçmelerin iki kat daha hassas olduğu geniş bir görüş alanı olan yeniden yapılandırılmış bir çarpma moiré yöntemi 23 geliştirildi. Tarama moiré yöntemi tutulur. Dahası, mekansal faz kaydırmalı örnekleme moiré yöntemi, çok pikselli örneklemeli moiré saçaklardan geliştirildi ve yüksek hassasiyetli gerinim ölçümleri yapılmasına olanak sağladı. Bu protokol detaylı gerinim ölçme prosedürünü tanıtacak ve araştırmacılara ve mühendislere deformasyonun nasıl ölçüleceğini, malzemelerin ve ürünlerin üretim süreçlerini iyileştirmeyi öğrenmesine yardımcı olması bekleniyor.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="737">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:208px;">Automatic Polishing Machine</td>
			<td style="width:161px;">Marumoto Struers K.K.</td>
			<td style="width:201px;">LaboPol-30, Labor Force-100</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:208px;">Carbon Fiber Reinforced Plastic</td>
			<td style="width:161px;">Mitsubishi Plastics, Inc.&#160;</td>
			<td style="width:201px;">HYEJ16M95DHX1</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:208px;">Computer</td>
			<td style="width:161px;">DELL Japan</td>
			<td style="width:201px;">VOSTRO</td>
			<td style="width:167px;">Can be replaced with another computer with C++ programming language</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:208px;">Image Recording Software</td>
			<td style="width:161px;">Lasertec Corporation</td>
			<td style="width:201px;">LMEYE7</td>
			<td style="width:167px;">Installed in a laser scanning microscope</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:208px;">Ion Coater</td>
			<td style="width:161px;">Japan Electron Optics Laboratory Ltd.</td>
			<td style="width:201px;">JEC3000F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:208px;">Laser Scanning Microscope</td>
			<td style="width:161px;">Lasertec Corporation</td>
			<td style="width:201px;">OPTELICS HYBRID</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="90">
			<td height="90" style="height:90px;width:208px;">Nanoimprint Device</td>
			<td style="width:161px;">Japan Laser Corporation&#160;</td>
			<td style="width:201px;">EUN-4200</td>
			<td style="width:167px;">Can be replaced with a electron beam lithography device or a focused ion beam milling device</td>
		</tr>
		<tr height="90">
			<td height="90" style="height:90px;width:208px;">Nanoimprint Mold</td>
			<td style="width:161px;">SCIVAX Corporation</td>
			<td style="width:201px;">3.0&#956;m pitch</td>
			<td style="width:167px;">Customized</td>
		</tr>
		<tr height="90">
			<td height="90" style="height:90px;width:208px;">Nanoimprint Resist</td>
			<td style="width:161px;">Toyo Gosei Co., Ltd&#160;</td>
			<td style="width:201px;">PAK01</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:208px;">Polishing Solution</td>
			<td style="width:161px;">Marumoto Struers K.K.</td>
			<td style="width:201px;">DP-Spray P 15&#956;m, 1&#956;m, 0.25&#956;m</td>
			<td>Use from coarse to fine</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:208px;">Pipet</td>
			<td style="width:161px;">AS ONE Corporation</td>
			<td style="width:201px;">10mL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:208px;">Sand Paper</td>
			<td style="width:161px;">Marumoto Struers K.K.</td>
			<td style="width:201px;">SiC Foil #320, #800</td>
			<td>Use from coarse to fine</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:208px;">Spin Coater</td>
			<td>MIKASA Corporation</td>
			<td style="width:201px;">MS-A100</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

micro/nano-scale strain distribution measurement from sampling moir&#233; fringes

Bu çalışma, tam saha mikro / nano ölçekli deformasyon ölçümleri için örnekleme moiré tekniğinin ölçüm prosedürü ve ilkelerini açıklamaktadır. Geliştirilen teknik iki şekilde gerçekleştirilebilir: yeniden yapılandırılmış çarpma moiré yöntemi veya uzamsal faz kaydırmalı örnekleme moiré yöntemi. Örnek ızgara payı yaklaşık 2 piksel olduğunda, bir deformasyon ölçümü için bir çarpma moiré paterni yeniden oluşturmak için 2 piksel örnekleme moiré saçaklar oluşturulur. Hem yer değiştirme hem de gerinim duyarlılıkları, aynı geniş görüş alanında geleneksel tarama moiré yönteminin iki katı kadar yüksektir. Örnek ızgara aralığı 3 pikselden daha yakın veya çok olduğunda, çok piksel örnekleme moiré saçaklar oluşturulur ve bir tam alan deformasyon ölçümü için bir mekansal faz kaydırma tekniği birleştirilir. Gerinim ölçüm hassasiyeti belirgin şekilde geliştirilmiş ve otomatik toplu ölçüm kolayca başarılabilir.Her iki yöntem de, geleneksel moiré tekniklerinde olduğu gibi, numuneyi veya tarama çizgilerini döndürmeden bir tek atışlı ızgara görüntüsünden iki boyutlu (2D) gerinim dağılımlarını ölçebilir. Örnek olarak, iki karbon elyaf takviyeli plastik numunenin kesilme soyları da dahil olmak üzere, iki boyutlu deplasman ve gerinim dağılımları üç noktalı bükülme testlerinde ölçüldü. Önerilen yöntemin, çeşitli malzemelerin mekanik özelliklerinin, çatlak oluşumlarının ve artık gerilmelerin tahribatsız nicel değerlendirmelerinde önemli bir rol oynaması beklenmektedir.

İki karbon elyaf takviyeli plastik (CFRP) numunesinin (# 1 ve # 2) 2D deplasman ve gerinim dağılımları, moire oluşturma prensibi 23&#39;e ve ölçüm sürecine ( Şekil 1 ) göre ölçülmüştür. CFRP örnekleri 10-11 um çaplı K13D karbon elyaflarından ve epoksi reçinelerden yapılmıştır. CFRP # 1&#39;in deformasyonu, iki aşamalı örnekleme moiré saçaklarından yeniden yapılandırılmış çarpma moiré yöntemi ku...

Watch this Scientific Journal Video about Micro/Nano-scale Strain Distribution Measurement from Sampling MoirÃ© Fringes at JoVE.com

Micro/Nano-scale Strain Distribution Measurement from Sampling Moir&#233; Fringes

Mikro / nano ölçekte yüksek hassasiyetli gerinim dağılımı ölçümleri için 2-piksel ve çok piksel örnekleme yöntemleri içeren örnekleme moiré tekniği burada sunulmuştur.

Örneklemeden Mozaik Saçaklardan Mikro / Nano-Ölçekli Gerinim Dağılım Ölçümü

This work describes the measurement procedure and principles of a sampling moir&#233; technique for full-field micro/nano-scale deformation measurements. ...

micronano-scale-strain-distribution-measurement-from-sampling-moir

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Engineering

12.2K Görüntüleme.  National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST).  Mikro / nano ölçekte yüksek hassasiyetli gerinim dağılımı ölçümleri için 2-piksel ve çok piksel örnekleme yöntemleri içeren örnekleme moiré tekniği burada sunulmuştur. 

Video: Micro/Nano-scale Strain Distribution Measurement from Sampling Moiré Fringes

Measurement of Scattering Nonlinearities from a Single Plasmonic Nanoparticle

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus have potential applications in nonlinear optics, which requires extraordinary optical intensity. One of the most studied nonlinearities in plasmonics is nonlinear absorption, including saturation and reverse saturation behaviors. Although scattering and absorption in nanoparticles are closely correlated by the Mie theory, there has been no report of nonlinearities in plasmonic scattering until very recently. 
Last year, not only saturation, but also reverse saturation of scattering in an isolated plasmonic particle was demonstrated for the first time. The results showed that saturable scattering exhibits clear wavelength dependence, which seems to be directly linked to the localized surface plasmon resonance (LSPR). Combined with the intensity-dependent measurements, the results suggest the possibility of a common mechanism underlying the nonlinear behaviors of scattering and absorption. These nonlinearities of scattering from a single gold nanosphere (GNS) are widely applicable, including in super-resolution microscopy and optical switches. 
In this paper, it is described in detail how to measure nonlinearity of scattering in a single GNP and how to employ the super-resolution technique to enhance the optical imaging resolution based on saturable scattering. This discovery features the first super-resolution microscopy based on nonlinear scattering, which is a novel non-bleaching contrast method that can achieve a resolution as low as l/8 and will potentially be useful in biomedicine and material studies.

Saturable and reverse saturable scattering were discovered in isolated plasmonic particles and adopted as a novel non-bleaching contrast method in super-resolution microscopy. Here the experimental procedures of detecting and extracting nonlinear scattering are explained in detail, as well as how to enhance resolution with the aid of saturated excitation microscopy.

Tek plasmonik Nanoparçacığı gelen doğrusal olmayan Saçılma Ölçülmesi

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus ...

Mühendislik

Experimental Methods for Investigation of Shape Memory Based Elastocaloric Cooling Processes and Model Validation

Shape Memory Alloys (SMA) using elastocaloric cooling processes have the potential to be an environmentally friendly alternative to the conventional vapor compression based cooling process. Nickel-Titanium (Ni-Ti) based alloy systems, especially, show large elastocaloric effects. Furthermore, exhibit large latent heats which is a necessary material property for the development of an efficient solid-state based cooling process. A scientific test rig has been designed to investigate these processes and the elastocaloric effects in SMAs. The realized test rig enables independent control of an SMA&#39;s mechanical loading and unloading cycles, as well as conductive heat transfer between SMA cooling elements and a heat source/sink. The test rig is equipped with a comprehensive monitoring system capable of synchronized measurements of mechanical and thermal parameters. In addition to determining the process-dependent mechanical work, the system also enables measurement of thermal caloric aspects of the elastocaloric cooling effect through use of a high-performance infrared camera. This combination is of particular interest, because it allows illustrations of localization and rate effects &#8212; both important for efficient heat transfer from the medium to be cooled.
The work presented describes an experimental method to identify elastocaloric material properties in different materials and sample geometries. Furthermore, the test rig is used to investigate different cooling process variations. The introduced analysis methods enable a differentiated consideration of material, process and related boundary condition influences on the process efficiency. The comparison of the experimental data with the simulation results (of a thermomechanically coupled finite element model) allows for better understanding of the underlying physics of the elastocaloric effect. In addition, the experimental results, as well as the findings based on the simulation results, are used to improve the material properties.

Experimental methods for investigation of solid state cooling processes and characterization of elastocaloric material properties of Shape Memory Alloys (SMA) are presented. A custom-built test rig has been designed for controlling and comprehensive monitoring of elastocaloric cooling processes. Furthermore, it provides a validation platform for thermomechanically coupled modeling approaches.

Şekil Bellek İncelenmesi Tabanlı Elastocaloric Soğutma Süreçler ve Model Doğrulama için Deneysel Yöntemler

Shape Memory Alloys (SMA) using elastocaloric cooling processes have the potential to be an environmentally friendly alternative to the conventional vapor ...

Strain Sensing Based on Multiscale Composite Materials Reinforced with Graphene Nanoplatelets

The electrical response of NH2-functionalized graphene nanoplatelets composite materials under strain was studied. Two different manufacturing methods are proposed to create the electrical network in this work: (a) the incorporation of the nanoplatelets into the epoxy matrix and (b) the coating of the glass fabric with a sizing filled with the same nanoplatelets. Both types of multiscale composite materials, with an in-plane electrical conductivity of ~10-3 S/m, showed an exponential growth of the electrical resistance as the strain increases due to distancing between adjacent functionalized graphene nanoplatelets and contact loss between overlying ones. The sensitivity of the materials analyzed during this research, using the described procedures, has been shown to be higher than commercially available strain gauges. The proposed procedures for self-sensing of the structural composite material would facilitate the structural health monitoring of components in difficult to access emplacements such as offshore wind power farms. Although the sensitivity of the multiscale composite materials was considerably higher than the sensitivity of metallic foils used as strain gauges, the value reached with NH2 functionalized graphene nanoplatelets coated fabrics was nearly an order of magnitude superior. This result elucidated their potential to be used as smart fabrics to monitor human movements such as bending of fingers or knees. By using the proposed method, the smart fabric could immediately detect the bending and recover instantly. This fact permits precise monitoring of the time of bending as well as the degree of bending.

The integration of conductive nanoparticles, such as graphene nanoplatelets, into glass fiber composite materials creates an intrinsic electrical network susceptible to strain. Here, different methods to obtain strain sensors based on the addition of graphene nanoplatelets into the epoxy matrix or as a coating on glass fabrics are proposed.

Grafen Nanoplatelets ile Ölçekli Kompozit Malzemeler Güçlendirilmiş dayanarak suşu Algılama

The electrical response of NH2-functionalized graphene nanoplatelets composite materials under strain was studied. Two different manufacturing methods are ...

Optical Trap Loading of Dielectric Microparticles In Air

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly scattered dielectric microparticles adhered to a glass substrate are momentarily detached using ultrasonic vibrations generated by a piezoelectric transducer (PZT). Then, the optical beam focused on a selected particle lifts it up to the optical trap while the vibrationally excited microparticles fall back to the substrate. A particle may be trapped at the nominal focus of the trapping beam or at a position above the focus (referred to here as the levitation position) where gravity provides the restoring force. After the measurement, the trapped particle can be placed at a desired position on the substrate in a controlled manner. 
In this protocol, an experimental procedure for selective optical trap loading in air is outlined. First, the experimental setup is briefly introduced. Second, the design and fabrication of a PZT holder and a sample enclosure are illustrated in detail. The optical trap loading of a selected microparticle is then demonstrated with step-by-step instructions including sample preparation, launching into the trap, and use of electrostatic force to excite particle motion in the trap and measure charge. Finally, we present recorded particle trajectories of Brownian and ballistic motions of a trapped microparticle in air. These trajectories can be used to measure stiffness or to verify optical alignment through time domain and frequency domain analysis. Selective trap loading enables optical tweezers to track a particle and its changes over repeated trap loadings in a reversible manner, thereby enabling studies of particle-surface interaction.

A protocol for launching and stably trapping selected dielectric microparticles in air is presented.

Havada Dielektrik mikropartiküllerin Optik Tuzak Yükleme

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly ...

Standardized Method for Measuring Collection Efficiency from Wipe-sampling of Trace Explosives

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common procedure for collecting traces of explosives, and standardized measurements of collection efficiency are needed to evaluate and optimize sampling protocols. The approach described here is designed to provide this measurement infrastructure, and controls most of the factors known to be relevant to wipe-sampling. Three critical factors (the applied force, travel distance, and travel speed) are controlled using an automated device. Test surfaces are chosen based on similarity to the screening environment, and the wipes can be made from any material considered for use in wipe-sampling. Particle samples of the explosive 1,3,5-trinitroperhydro-1,3,5-triazine (RDX) are applied in a fixed location on the surface using a dry-transfer technique. The particle samples, recently developed to simulate residues made after handling explosives, are produced by inkjet printing of RDX solutions onto polytetrafluoroethylene (PTFE) substrates. Collection efficiency is measured by extracting collected explosive from the wipe, and then related to critical sampling factors and the selection of wipe material and test surface. These measurements are meant to guide the development of sampling protocols at screening venues, where speed and throughput are primary considerations.

Optimized sampling protocols and the development of new wipe materials can be facilitated by standardized measurements of collection efficiency from wipe-sampling. Our approach for sampling trace explosives uses an automated device to control speed, force, and distance during wipe-sampling followed by extraction of collected explosives.

İz Patlayıcı Wipe-örneklemenin toplama verimi ölçümü için standart yöntem

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common ...

Generation of Size-controlled Poly (ethylene Glycol) Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. This paper proposes a semi-three-dimensional (semi-3D) flow-focusing microfluidic chip for droplet formation. The polydimethylsiloxane (PDMS) chip was fabricated using the multi-layer soft lithography method. Hexadecane containing surfactant was used as the continuous phase, and PEGDA with the ultraviolet (UV) photo-initiator was the dispersed phase. Surfactants allowed the local surface tension to drop and formed a more cusped tip which promoted breaking into tiny micro-droplets. As the pressure of dispersed phase was constant, the size of droplets became smaller with increasing continuous phase pressure before dispersed phase flow was broken off. As a result, droplets with size variation from 1 &#181;m to 80 &#181;m in diameter could be selectively achieved by changing the pressure ratio in two inlet channels, and the average coefficient of variation was estimated to be below 7%. Furthermore, droplets could turn into micro-beads by UV exposure for photo-polymerization. Conjugating biomolecules on such micro-beads surface have many potential applications in the fields of biology and chemistry.

Generation of Size-controlled Poly ethylene Glycol Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Here, we present a protocol to illustrate the fabrication processes and verifying experiments of a semi-three-dimensional (semi-3D) flow-focusing microfluidic chip for droplet formation.

Poli (etilen glikol) Diacrylate damlacıklar yoluyla yarı-3 boyutlu akış odaklanarak mikrosıvısal cihazlar boyutu kontrol nesil

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. ...

Cutting Procedures, Tensile Testing, and Ageing of Flexible Unidirectional Composite Laminates

Many body armor designs incorporate unidirectional (UD) laminates. UD laminates are constructed of thin (&#60;0.05 mm) layers of high-performance yarns, where the yarns in each layer are oriented parallel to each other and held in place using binder resins and thin polymer films. The armor is constructed by stacking the unidirectional layers in different orientations. To date, only very preliminary work has been performed to characterize the ageing of the binder resins used in unidirectional laminates and the effects on their performance. For example, during the development of the conditioning protocol used in the National Institute of Justice Standard-0101.06, UD laminates showed visual signs of delamination and reductions in V50, which is the velocity at which half of the projectiles are expected to perforate the armor, after ageing. A better understanding of the material property changes in UD laminates is necessary to comprehend the long-term performance of armors constructed from these materials. There are no current standards recommended for mechanically interrogating unidirectional (UD) laminate materials. This study explores methods and best practices for accurately testing the mechanical properties of these materials and proposes a new test methodology for these materials. Best practices for ageing these materials are also described.

The goal of the study was to develop protocols to prepare consistent specimens for accurate mechanical testing of high-strength aramid or ultra-high-molar-mass polyethylene-based flexible unidirectional composite laminate materials and to describe protocols for performing artificial ageing on these materials.

Esnek tek yönlü kompozit laminatlar kesme prosedürleri, çekme testi ve yaşlanma

Many body armor designs incorporate unidirectional (UD) laminates. UD laminates are constructed of thin (&#60;0.05 mm) layers of high-performance yarns, ...

Intermediate Strain Rate Material Characterization with Digital Image Correlation

The mechanical response of a material under dynamic load is typically different than its behavior under static conditions; therefore, the common quasistatic equipment and procedures used for material characterization are not applicable for materials under dynamic loads. The dynamic response of a material depends on its deformation rate and is broadly categorized into high (i.e., greater than 200/s), intermediate (i.e., 10&#8722;200/s) and low strain rate regimes (i.e., below 10/s). Each of these regimes calls for specific facilities and testing protocols to ensure the reliability of the acquired data. Due to the limited access to high-speed servo-hydraulic facilities and validated testing protocols, there is a noticeable gap in the results at the intermediate strain rate. The current manuscript presents a validated protocol for the characterization of different materials at these intermediate strain rates. Strain gauge instrumentation and digital image correlation protocols are also included as complimentary modules to extract the utmost level of detailed data from every single test. Examples of raw data, obtained from a variety of materials and test setups (e.g., tensile and shear) is presented and the analysis procedure used to process the output data is described. Finally, the challenges of dynamic characterization using the current protocol, along with the limitations of the facility and methods of overcoming potential problems are discussed.

Here we present a methodology for the dynamic characterization of tensile specimens at intermediate strain rates using a high-speed servo-hydraulic load frame. Procedures for strain gauge instrumentation and analysis, as well as for digital image correlation strain measurements on the specimens, are also defined.

Dijital görüntü korelasyon ile orta gerilim oranı malzeme karakterizasyonu

The mechanical response of a material under dynamic load is typically different than its behavior under static conditions; therefore, the common ...

Method Development for Contactless Resonant Cavity Dielectric Spectroscopic Studies of Cellulosic Paper

The current analytical techniques for characterizing printing and graphic arts substrates are largely ex situ and destructive. This limits the amount of data that can be obtained from an individual sample and renders it difficult to produce statistically relevant data for unique and rare materials. Resonant cavity dielectric spectroscopy is a non-destructive, contactless technique which can simultaneously interrogate both sides of a sheeted material and provide measurements which are suitable for statistical interpretations. This offers analysts the ability to quickly discriminate between sheeted materials based on composition and storage history. In this methodology article, we demonstrate how contactless resonant cavity dielectric spectroscopy may be used to differentiate between paper analytes of varying fiber species compositions, to determine the relative age of the paper, and to detect and quantify the amount of post-consumer waste (PCW) recycled fiber content in manufactured office paper.

A protocol for the non-destructive analysis of the fiber content and relative age of paper.

Temassız Rezonans Kavite Dielektrik Spektroskopik Çalışmalar için Yöntem Geliştirme Selülozik Kağıt

The current analytical techniques for characterizing printing and graphic arts substrates are largely ex situ and destructive. This limits the amount of ...

Production of a Strain-Measuring Device with an Improved 3D Printer

A traditional strain measurement sensor needs to be electrified and is susceptible to electromagnetic interference. In order to solve the fluctuations in the analog electrical signal in a traditional strain gauge operation, a new strain measurement method is presented here. It uses a photographic technique to display the strain change by amplifying the change of the pointer displacement of the mechanism. A visual polydimethylsiloxane (PDMS) lens with a focal length of 7.16 mm was added to a smartphone camera to generate a lens group acting as a microscope to capture images. It had an equivalent focal length of 5.74 mm. Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) and nylon amplifiers were used to test the influence of different materials on the sensor performance. The production of the amplifiers and PDMS lens is based on improved 3D printing technology. The data obtained were compared with the results from finite element analysis (FEA) to verify their validity. The sensitivity of the ABS amplifier was 36.03 &plusmn; 1.34 &#181;&epsilon;/&#181;m, and the sensitivity of the nylon amplifier was 36.55 &plusmn; 0.53 &#181;&epsilon;/&#181;m.

This work presents a strain measurement sensor consisting of an amplification mechanism and a polydimethylsiloxane microscope manufactured using an improved 3D printer.

Geliştirilmiş 3D Yazıcılı Gerinim Ölçüm Cihazı Üretimi

A traditional strain measurement sensor needs to be electrified and is susceptible to electromagnetic interference. In order to solve the fluctuations in ...