Návody na cvičení. Prof. Ing. Jiří Militký CSc. EUR ING Ing. Miroslava Maršálková

VLASTNOSTI VLÁKEN Návody na cvičení

Prof. Ing. Jiří Militký CSc. EUR ING Ing. Miroslava Maršálková TU Liberec 2003

2

Náplň cvičení z předmětu

VLASTNOSTI VLÁKEN NÁPLŇ CVIČENÍ: 1. týden 2. týden 3. týden 4. týden 5. týden 6. týden 7. týden 8. týden 9. týden 10. týden 11. týden 12. týden 13. týden 14. týden

Úvod, bezpečnostní předpisy, pomůcky Úloha 1 - 6 Úloha 1 - 6 Úloha 1 - 6 Úloha 1 - 6 Úloha 1 - 6 Úloha 1 - 6 Úloha 1 - 6 Úloha 1 - 6 Úloha 1 - 6 Úloha 1 - 6 Úloha 1 - 6 Úloha 1 - 6 Odevzdání protokolů, zápočet

SEZNAM ÚLOH: 1. Analýza příčného řezu vláken a) Obrazová analýza (základy + preparát) b) Snímání a předzpracování obrazu c) Vyhodnocení 2. Distribuce pevnosti vláken a) Měření b) Vyhodnocení 3. Relaxace napětí a) Měření b) Vyhodnocení 4. Dynamické - Mechanické experimenty (frekvenční spektrum) a) Měření b) Vyhodnocení 5. Elektronová mikroskopie vláken a) Měření b) Rešerše na zadané téma 6. Elektrické vlastnosti a) Měření b) Rešerše dle klíčových slov

3

1. Úloha

Analýza příčného řezu vláken Zadání: - z předložených vlákenných materiálů vytvořte pomocí ručního mikrotomu příčné řezy - vypočítejte a porovnejte tvarové faktory dvou rozdílných vlákenných materiálů u nejméně 50 ti vláken. Určete základní statistické charakteristiky (průměr a rozptyl) jak pro naměřené údaje, tak i pro tvarové faktory. Porovnejte histogramy četností s normálním rozdělením. - pro výpočet použijte vlastní program v MATLABu. Pomůcky: obrazová analýza Lucia G, ruční mikrotom Princip: Lucia G je systém firmy Laboratory Imaging, který zpracovává a analyzuje barevný obraz na základě matematické morfologie. Princip této matematické disciplíny a její aplikace v programu Lucia G je pojetí analyzovaného objektu jako množiny bodů. Program Lucia G používá 1232 x 972 pixlů na zobrazení obrazu, což je vlastně i maximální efektivní rozlišení systému. Lucia G umožňuje zobrazení obrazu na monitoru. Lucia G rozeznává dva základní typy obrazů − binární a barevný, každý šedý obraz je odvozený. Binární obrazy mají dvě možné hodnoty, 0 pro pozadí a 255 pro objekty a struktury. tvoří se funkcemi jako Prahování (Threshold) a často se o nich mluví jako o segmentových obrazech. To zejména v případech, kdy se zdůrazňuje jejich vazba na původní barevný obraz, ze kterého vznikly segmentací. Používají se pro měření tvaru a velikosti. Barevné obrazy se skládají ze tří složek RGB, které představují intenzitu červené, zelené a modré. Hodnoty pixlů pro každou složku jsou od 0 do 255. Pro systém Lucia G je to nejpřirozenější typ obrazu, převedený digitalizační kartou. Šedé obrazy jsou obrazy odvozené. Hodnoty pixlů se mění od 0 do 255, ale jsou v každém pixlu identické pro všechny tři složky. Šedé obrazy nejsou vlastní systému Lucia G, ale mohou se vytvářet několika transformacemi např. vytažením složek z RGB reprezentace. Protože šedé obrazy jsou speciálním případem barevných obrazů, odvolává se na ně jako na obrazy barevné. Měření v systému Lucia G. Před měřením je nutné se rozhodnout jestli nás zajímá textura nebo objekt. Lucia G rozeznává dva druhy měření: texturální měření a objektové měření. Objektové měření se provádí příkazem Změřit objekty v poli (Scan Objects) v menu Měření (Measure). Výsledkem jsou hodnoty veličin nad jednotlivými objekty. Výběrem polí v okně FIELDS, položka OBJECT DATA v menu MEASURE, pak uživatel definuje prostor, ve kterém budou provedeny výpočty základních statistických veličin pro objekty. Texturální měření se provádí příkazem FIELD v menu Měření (Measure). Výsledkem jsou hodnoty veličin nad jednotlivými texturami. Výběrem polí v okně FIELDS, položka FIELD DATA v menu měření, pak uživatel definuje prostor, ve kterém budou provedeny výpočty základních statistických veličin pro textury. Měřící rámeček: je dalším důležitým parametrem. Má odlišný význam pro objektové a texturální měření. Pro objektové jsou částice, které se dotýkají levého nebo spodního okraje vyloučeny ze statistiky zatímco částice, které se dotýkají horního a pravého okraje jsou do statistiky zahrnuty. V případě texturálního měření definuje měřící rámeček pravoúhlou oblast, na kterou jsou omezena měření příznaků. Měření: Paralelně uspořádaná vlákna zalepíme, po zaschnut lepidla takto připravená vlákna navlékneme do ručního mikrotomu. Vlákna upevněná v mikrotomu otáčením mikrošroubu vysouváme a řežeme. Připravíme preparát z několika řezů o tloušťce 20 µm.

4

•

nejprve pomocí kamery nasnímáme příčné řezy vláken (nasnímaný obraz je možné dále upravovat, například pomocí změny kontrastu obrazu, pro jeho lepší vypovídací hodnotu apod.) • dalším krokem je prahování (pomocí této funkce jsou označeny měřené objekty); opět je možné provést úpravy obrazu, tentokrát v binárním editoru nebo v menu binární • posledním krokem je vlastní měření v menu měří se provede pomocí funkce: Změřit objekty v poli; naměřené hodnoty je možné exportovat Poznámka: před měřením je nutné systém zkalibrovat, zvolit si měřené veličiny a zvolit vhodný postup měření.

Měřené veličiny: obvod jednotlivých vláken Ov (Perimeter), plocha řezu Sv (Area), Vypočtené charakteristiky: Ekvivalentní obvod vlákna Oe (tj. obvod kruhového vlákna majícího plochu Sv) Oe = 2 * π * Sv Ekvivalentní plocha vlákna Se (tj. plocha kruhového vlákna majícího obvod Ov) Ov 2 Se = 4 *π Kruhovost (Circularity), jako podíl reálné a ekvivalentní plochy vlákna Sv Sv * 4 * π 1 c= = = 2 Se Ov (q + 1) 2 Kompaktnost jako podíl reálného a ekvivalentního obvodu vlákna Ov Ov ck = = tedy c = 1/ck 2 Oe 2 π * Sv 1− c Tvarový faktor Malinowské: q = = ck − 1 c Zpracování naměřených dat: Statistické vyhodnocení proveďte pro všechny naměřené a vypočítané parametry. Pro stanovení odhadu střední hodnoty a rozptylu použijte buď metodu založenou na Taylorovu rozvoji nebo dvoubodové aproximaci. Pouze pro kruhovost vláken c sestavte histogram a porovnejte s distribuční funkcí normálního rozdělení. Literatura: Meloun M., Militký J.: Zpracování experimentálních dat, East Publishing Praha 1998

5

Příloha: Taylorův rozvoj pro případ více proměnných:

Známá funkce f ( x1 ,...,xm )

Jsou k dispozici odhady měřených veličin x1 ,s x21 ,...xm ,sm2 .

Vektor průměrů ........ x = ( x1 ,x2 ,...,xm ) Taylorův rozvoj

∂f ( x ) 1 m ∂ 2 f ( x) ( xi − xi ) + ∑ ( xi − xi ) + 2 i =1 ∂x i2 i =1 ∂x i m

f ( x) ≈ f ( x ) + ∑ m −1 m

+ ∑∑ i =1 j > i

∂ 2 f ( x) ( x i − x i )( x j − x j ) + ......... ∂x i ∂x j

Odhad střední hodnoty funkce f ( x1 ,...,xm ) .

y ≈ f (x) +

1 m ∂ 2 f ( x) 2 m−1 m ∂ 2 f ( x) .s xi + ∑∑ cov( xi , x j ) ∑ 2 i=1 ∂xi2 i =1 j >i ∂xi ∂x j

Odhad rozptylu funkce f ( x1 ,...,xm ) 2

m −1 m  ∂f ( x )  2 ∂f ( x ) ∂f ( x ) s ≈ ∑ . . cov( xi , x j ) +  s xi + 2.∑∑ ∂x j i =1  ∂xi  i =1 j >i ∂xi 2 y

m

m −1 m ∂ 2 f ( x) 2 2 + ∑∑ .s xi .s x j i =1 j >i ∂xi ∂x j 144424443

běžně se zanedbává

6

2. Úloha

Distribuce pevnosti vláken Zadání: U předloženého vlákenného materiálu proveďte: - zkoušky pevnosti vláken dle normy ČSN EN ISO 5079 - naměřená data vyhodnoťte pomocí vlastního programu v jazyku MATLAB. Sestavte Weibullův graf a nalezněte odhady parametrů dvou parametrového Weibullova rozdělení z odpovídající regresní přímky. Diskutujte její vhodnost pro aproximaci experimentálních dat.Sestavte odhad distribuční funkce pevnosti vláken a porovnejte ji s dvou parametrickým Weibullovým rozdělením. Pomůcky: VIBROSKOP 400, VIBRODYN 400 Princip: Jednotlivá vlákna předloženého materiálu se nejprve proměří na Vibroskopu 400, kde je změřena jemnost vlákna v dtex (vzhledem k jemnosti vlákna je zvoleno i vhodné předpětí dle tabulky). Poté se vlákno upne do vlákenné trhačky (Vibrodyn 400) a provede se na nich konvenční tahová zkouška dle normy ČSN EN ISO 5079. Měření: Podmínky dle normy ČSN EN ISO 5079: Upínací délka l0 = 20 mm Počet měření n = 50 Rychlost posuvu čelistí: 20 mm/min hmotnost předpětí [mg] 30 50 70 100 150 200 300 500 700 1000 1500 2000 3000 5000 7000

jemnost vlákna [dtex] 0,30-0,70 0,50-1,20 0,70-1,70 1,00-2,40 1,50-3,60 2,0-4,80 3,0-7,0 5,0-12,0 7,0-17,0 10,0-24,0 15,0-36,0 20,0-48,0 30,0-70,0 50-120 70-170

Zpracování naměřených dat: Určete výběrový průměr a rozptyl. Z těchto hodnot určete parametry B, C dvouparametrového Weibulova rozdělení charakterizovaného distribuční funkcí pevnosti σ F (σ ) = 1 − exp[−(σ / B) C ] které odpovídá tzv. funkce risku

7

R (σ ) = [(σ / B) C z analýzy experimentálně určených pevností σi, kde i=1,...N. Pro tento účel je možné použít řady metod od standardní metody maximální věrohodnosti až po různé linearizace využívající kvantilů resp.jejich kombinací. S ohledem na současné posouzení vhodnosti modelového rozdělení jsou výhodné vybrané kvantilové metody využívající pořádkových statistik σ(i) a pořadových pravděpodobností i − 0.5 Pi = F (σ ( i ) ) = N + 0.25 Pomocí pořádkových statistik se úloha odhadu parametrů funkce risku převádí na úlohu lineární regrese [1].Využívá se tzv. Weibullovy transformace funkce risku ln[ R(σ ( i ) )] = ln[− ln(1 − Pi ] = C * [ln(σ ( i ) ) − ln( B)]

Odhady parametrů funkce risku R(σ) se získají minimalizací kritéria nejmenších čtverců N

S (a) = ∑ [ yi − ln( R(σ i )]

2

i =1

kde yi=ln[-ln(1 - Pi)]. Závislost yi na ln(σ(i)) se označuje jako Weibullův graf. Pro dvouparametrové Weibullovo rozdělení je tento graf přímka. Poznámka: Tento postup vychází z nekorektního předpokladu, že yi jsou nekorelované náhodné proměnné s konstantním rozptylem. Navíc jsou často data lépe aproximována tříparametrovým Weibulovým rozdělením s parametrem prahové hodnoty A (místo σ se použije A-σ). Výhodné je použití setříděných naměřených hodnot σ(i), které jsou sice závislé, ale nezkreslené dvojím logaritmováním. Odpovídající podmínka nejmenších čtverců má tvar N

S (a) = ∑ [σ (i ) − Q( Z i )]2 i =1

kde Zi = exp(yi) a Q(Zi) je teoretická kvantilová funkce odpovídající zvolené funkci risku. Pro dvou parametrové Weibullovo rozdělení je Q(Zi) ve tvaru Q( Z i ) = A + B * Z i1 / C Literatura: Meloun M., Militký J.: Zpracování experimentálních dat, East Publishing Praha 1998 Lizák P. Militký J.: Technické textilie, Ružomberok, 2002, kap 8.

8

3. Úloha

Relaxace napětí Zadání: U předloženého vlákenného materiálu proveďte: - zkoušky relaxace napětí po deformaci (napětí) pod mezí kluzu a nad mezí kluzu - naměřená data vyhodnoťte pomocí vlastního programu v jazyce MATLAB, modelujte relaxační křivku s využitím modelu standardního viskoelastického tělesa a odhadněte jeho parametry metodou nejmenších čtverců. Pomůcky: Tiratest Princip: U vlákna provedeme zkoušku pevnosti. Z výsledné tahové křivky stanovíme mez kluzu, která bude určující k určení velikostí deformace pod a nad mezí kluzu pro vlastní relaxační zkoušku. Relaxační zkouška: vlákno upneme do čelistí Tiratestu, zatěžujeme co nejrychleji až do zvolené deformace(napětí) a registujeme závislost napětí na čase po dobu 30 minut. Měření: Podmínky dle normy ČSN EN ISO 5079: Upínací délka l0 = 20 mm Počet měření n=5 Rychlost posuvu čelistí: 20 mm/min

F [N]

t [s]

Obr. 1 Graf předpokládaného průběhu měření

Zpracování naměřených dat: Nejjednodušší model, který popisuje relaxaci napětí, creep i pracovní křivky je standardní lineární viskoelastické těleso (SLVT) znázorněné na obr 2.

E2

O E1

Obr. 2 Standardní lineární viskoelastické těleso (SLVT)

9

Pro SLVT má obecná diferenciální rovnice popisující vztah mezi napětím deformací a časem tvar dε dσ σ ε * E1 + = + ( E1 + E1 ) τ dt dt τ kde τ = η / E 2 je tzv. relaxační čas. Tato rovnice je případem nehomogenní lineární diferenciální rovnice prvního řádu typu dy + P(t ) * y + Q(t ) = 0 dt Její obecné řešení má tvar y = exp(− ∫ P(t ) * dt ) * c − ∫ Q(t ) * exp( ∫ P(t ) * dt ) * dt

{

}

Integrační konstanta c se určuje z počáteční podmínky tj. např. y = y0 pro t = t0. Relaxace napětí

Pro případ relaxace napětí, kdy ε = ε 0 a

dε = 0 vede dosazení do obecné diferenciální dt

rovnice pro SLVT na tvar dσ σ ε 0 * E1 + − =0 dt τ τ Řešení této diferenciální rovnice je dáno vztahem σ = exp(−t / τ ) * [c + ε 0 * E1 * exp(t / τ )] Integrační konstanta c se určí z podmínky t = 0 σ = σ 0 . Po určení c a úpravách vyjde finální výraz σ = σ ∞ + (σ 0 − σ ∞ ) * exp(−t / τ ) (1) kde σ ∞ = ε 0 * E1 je rovnovážné napětí a σ 0 = ε 0 * ( E1 + E 2 ) je počáteční napětí. Relaxace napětí SLVT je tedy exponenciálně klesající funkcí času. Podělením výsledné rovnice deformací ε 0 resultuje vztah pro časovou závislost relaxačního modulu E (t ) = E ∞ + ( E 0 − E ∞ ) * exp(−t / τ ) Při odhadu parametrů τ, σ ∞ = ε 0 * E1 a σ 0 = ε 0 * ( E1 + E 2 ) metodou nejmenších čtverců využijte znalosti pracovní křivky (pro σ 0 ) a faktu, že rov (1) je nelineární pouze vzhledem k relaxačnímu času. Literatura: Meloun M., Militký J.: Zpracování experimentálních dat, East Publishing Praha 1998 Militký J.: Textilní vlákna klasická a speciální, skripta TU Liberec, 2002

10

4. Úloha

Dynamické - Mechanické experimenty (frekvenční spektrum) Zadání: - seznamte se s metodou DMA a s obsluhou přístroje DMA DX 04T - seznamte se s vyhodnocovacím programem DMA Grapher U předloženého vlákenného materiálu proveďte: - měření dynamicko mechanických vlastností s třemi různými frekvenčními zatíženími - naměřená data vyhodnoťte pomocí vlastního programu v jazyce MATLAB Pomůcky: přístroj DMA DX 04T Princip: Spočívá v mechanickém namáhání vzorku definovanou silou (resp. napětím) a měřením jeho deformační odezvy za různých podmínek – našem případě různé frekvence namáhání. Pomocí DMA lze měřit: teploty skelného přechodu, bod tání a měknutí, mechanické ztráty v materiálu, tečení metodou creepu, stupně krystalizace, míry orientace a gel pointu, dlouhodobé teplotní stability Popis měření: Vzorek je umístěn v peci a temperován na požadovanou teplotu. Přestup tepla je zajištěn pomocí proudícího plynu, vháněného speciálním ventilátorem. Pro naše měření bude teplotní program zcela vynechán, měření bude zaměřeno na mechanické ztráty v materiálu. Na vzorek působí požadovaná síla, jejíž skutečná velikost je snímána a zaznamenávána pomocí pro tento účel speciálně vyvinutého snímače. Výsledky měření jsou zpracovávány pomocí programu DMA Grapher. Tento program také zajišťuje i matematické zpracování naměřených hodnot. Pro toto zpracování je možné použít dva typy výpočtů. První pracuje s přímým výpočtem, druhý využívá algoritmu Kast Fourierovy Transformace.

4

3

1

Obr. 3 Schéma přístroje

1 – vlastní měřící přístroj DMA DX 04T 2 – zdroj napětí 3 – kontejner na kapalný dusík 4 – PC s řídícím programem Měření a zpracování výsledků měření: - založte vzorek předloženého materiálu - zvolte vhodný měřící program

11

2

-

výsledky měření vyhodnoťte s využitím modelu standardního viskoelastického tělesa. Určete počáteční resp. rovnovážný modul a relaxační čas metodou linearizovaných nejmenších čtverců

Dynamické mechanické namáhání Při dynamických experimentech se sleduje odezva systému na periodické změny deformace nebo napětí (dynamicky proměnné napětí, resp. deformace}. Pokud je elastický materiál podroben časově závislé deformaci ε(t) je odpovídající napětí rovno σ (t ) = E * ε (t ) Pro cyklické namáhání sinového typu, dε ε (t ) = ε 0 sin(ω * t ) resp. = ω * ε 0 * cos(ω * t ) dt kde ω je frekvence oscilací, resultuje výraz σ (t ) = E * ε 0 * sin(ω * t ) = σ 0 * sin(ω * t ) Deformace je tedy ve fázi s napětím Pokud je viskózní člen podroben časově závislé cyklické deformaci ε(t) je odpovídající napětí rovno σ (t ) = η * ω * ε 0 * cos(ω * t ) = η * ω * ε 0 * sin(ω * t + π / 2) = σ 0 * sin(ω * t + π / 2) Je zřejmé, že průběh napětí je o 900 zpožděn za průběhu budící deformace. Pokud je podrobeno cyklickému namáhání viskoelastické těleso dochází k fázovému posunu mezi deformací a napětím (viz. obr 4). Fázový posun je roven δ , kde 0 ≤ δ ≤ π / 2 .

Obr. 4 Fázový posun deformace při periodickém dynamickém namáhání

Odezvu viskoelastického tělesa na periodické deformační kmity ε je možno rozložit do dvou částí. Elastická odezva je ve fázi s deformací (napětí σ’ ve fázi s deformací) a plastická odezva, je v protifázi s napětím (napětí σ‘‘ se zpožďuje o 90° za deformací). Výsledné napětí σV bude tedy vůči deformaci ε zpožděno o fázový posun δ (viz obr. 5)

)V

Π''

δ Œ ' Obr. 5 Rozklad viskoelastického napětí σV na plastickou σ‘‘a elastickou σ’ složku

12

Elastická složka napětí je tedy rovna σ ' = σ V * cos δ

a plastická složka je

σ ' ' = σ V * sin δ . V souladu s definicí komplexních čísel lze chápat σ’ jako reálnou část a σ‘‘ jako imaginární část komplexního čísla σV. Podělením všech členů deformací ε resultuje rozklad modulu E = σ V / ε na část ve fázi s deformací (reálná část) E´ a část posunutou o 90o (imaginární část) E´´. Platí tedy, že E * = E ' + i * E '' Komplexní dynamický modul E* (odvozený ze znázornění napětí a deformace v komplexní rovině) je možno popsat dvěma ekvivalentními způsoby, a to jeho amplitudou E0 a fází δ, nebo jeho složkami E´ a E´´. Amplituda komplexního modulu je dána poměrem amplitud napětí a deformace. Fáze δ udává fázový posun mezi nimi. Úhel δ je zvykem nazývat ztrátovým úhlem, tgδ nazýváme ztrátovým činitelem. E '' E * sin δ tgδ = ' = * E E cos δ Pro standardní lineární viskoelastické těleso jsou E´a E“ vyjádřeny ve tvaru ω 2τ 2 ω *τ E ' = E∞ + (E0 − E∞ ) E ' ' = (E0 − E∞ ) 2 2 1+ω τ 1 + ω 2τ 2 ( E0 − E∞ ) * ω * τ (2) tgδ = E∞ + E0 * ω 2 * τ 2 Označme A = ( E 0 − E ∞ ) * τ , B = E ∞ a C = E 0 * τ 2 . Pak lze rov (2) linearizovat pomocí reciproké transformace 1  B 1 C  =  * 2 +   (tgδ * ω )  A  ω  A 1 1 a x = 2 . Určete tyto Tato rovnice je rovnicí regresní přímky v proměnných y = (tgδ * ω ) ω odhady lineární metodou nejmenších čtverců z dat (tgδ i , ω i ) v okolí globálního maxima. Pro určení třetí podmínky využijte experimentálně určených hodnot (tgδ max , ω max ) , kdy vyjde 2 ) A = tgδ max * ( B + C * ω max

Literatura: Meloun M., Militký J.: Zpracování experimentálních dat, East Publishing Praha 1998 Militký J.: Textilní vlákna klasická a speciální, skripta TU Liberec, 2002

13

5. Úloha

Elektronová mikroskopie vláken Zadání: V průběhu cvičení : - se seznamte s přípravou vzorku pro REM AQUASEM - se seznamte s metodou REM a s obsluhou přístroje AQUASEM - prohlédněte vzorek předloženého materiálu, k protokolu přiložte obrazovou dokumentaci. - proveďte literární rešerši na zadané téma z oblasti mikroskopie Pomůcky: přístroj pro naprašování Au SCD 030, REM AQUASEM Princip: Pro rastrovací elektronovou mikroskopii (REM) je charakteristická jednoduchá příprava preparátu, ale složité pracovní zařízení. Příprava preparátu spočívá v připevnění zkoumaného vzorku na pracovní stolek. Takto upravený vzorek se pokryje tenkou vrstvou (10 – 30 nm) Au. Primární paprsek se pohybuje pořádcích po preparátu (rastruje) a vyráží sekundární elektrony. Ty jsou snímány sondou, převáděny na videosignál a zobrazeny na monitoru. Výhody REM: velká hloubka ostrosti, „plastické“ zobrazení, velká rozlišovací schopnost. Systém PROXIMA: Jedná se o rastrovací elektronový mikroskop plně řízený počítačem. Systém se skládá ze 3 hlavních částí: fyzikální část, elektronika, počítač. Fyzikální část je plně svázána se vzorkem a vzniká v ní obraz. Je ovládána elektrickými signály z elektroniky. Elektronika mikroskopu zprostředkovává ovládání fyzikální části mikroskopu a předávání užitečných signálů počítači. Počítač je řídící jednotkou celého mikroskopického systému.

Obr. 6 Princip REM

14

Technické údaje systému PROXIMA Rozlišení 9 nm Zvětšení 12 až 250 000 Urychlovací napětí 1.0 až 20 kV Pracovní vzdálenost 3 až 50 mm Příkon 220 V / 50 Hz, max 900 VA Řídící počítač PC 100 Mhz, 16 MB RAM, 17´´monitor Měření : Připravte vzorek z předloženého materiálu: - vzorek nalepte oboustranně lepící páskou na nosný stolek. - vzorek naprašte Au v přístroji SCD 030 - proveďte pozorování v REM, k protokolu přiložte obrazovou dokumentaci - proveďte literární rešerši na zadané téma z oblasti mikroskopie, pro rešerši použijte i vyhledávačů na internetu (např.: www.google.cz, …)

15

6. Úloha

Elektrické vlastnosti Zadání: - seznamte se s principy měření povrchové a objemové resistivity plošných textilií - proveďte měření těchto veličin u předložených vzorků (3 druhy) plošných textilií při 3 různých napětích - proveďte literární rešerši na zadané téma z oblasti elektrických vlastností textilií Pomůcky: tříelektrodový přípravek pro měření povrchové a objemové resistivity, HP 34970A Data Acquisition/Switch Unit

1…vnitřní kruhová elektroda 2…prstencová elektroda 3…koaxiální konektor 4…třecí deska 5…izolační deska 6…izolační válec 7…podložní elektroda 8…vzorek 9…izolační vrstva

Obr. 7 Tříelektrodový koncentrický systém pro měření povrchové a objemové resistivity plošných textilií

Parametry přístroje HP 34970A: • přesnost měření: ± (0,16% +100 mV) pro napětí ≤ 200 V ± (0,16% +500 mV) pro napětí > 200 V • měřící rozsah přístroje: R: 1x103 až 1,6x1016Ω I: 60 fA až 100 µA • maximální proud: 10 mA pro napětí ≤ 100 V 5 mA pro napětí ≤ 250 V 2 mA pro napětí ≤ 500 V 1 mA pro napětí > 500 V

A

A

a)

b)

Obr. 8 Zapojení elektrod pro měření: a) objemového odporu; b) měření povrchového odporu

16

Měření : - proveďte měření povrchové a objemové resistivity u předložených vzorků při třech různých napětích, měření vyhodnoťte - proveďte literární rešerši na zadané téma z elektrických vlastností textilií, pro rešerši použijte i vyhledávačů na internetu (např.: www.google.cz, …)

vzorek napětí [V] U1 1 U2 U3 U1 2 U2 U3 U1 3 U2 U3 vzorek napětí [V] U1 1 U2 U3 U1 2 U2 U3 U1 3 U2 U3

povrchová resistivita [Ω]

průměr

sm.odchylka

objemová resistivita [Ω.m]

průměr

sm.odchylka

17