Abstract
Most research groups used two analysis methods (spectroscopy and nanotribology) to measure the mechanical properties of nano-materials: NMR (Nuclear Magnetic Resonance), IR (Infrared Spectroscopy), Raman Spectroscopy as the spectroscopy method and AFM (Atomic Force MicroScope), EFM (Electrostatic Force Microscope), KFM (Kelvin Force Microscope), Nanoindenter as the nanotribological one. Among these, the nano-indentation technique particularly has been recognized as a powerful method to measure the elastic modulus and the hardness. However, this technique are prone to considerable measurement errors with pressure conditions during measurement. In this paper, we measured the change of elastic modulus and hardness of an Al single crystal with the change of load, hold, and unload time, respectively. We found that elastic modulus and hardness significantly depend on load, hold, and unload time, etc. As the indent time was shortened, the elastic modulus value decreased while the hardness value increased. In addition, we found that elastic modulus value was more sensitive to indent load, hold, and unload time than the hardness value. We speculate that measurement errors of the elastic modulus and the hardness originate from the residual stress during indenting test. From our results, the elastic modulus was more susceptible to the residual stress than the hardness. Thus, we find that the residual stress should be controlled for the minimum measurement errors during the indenting test.
나노 소재의 물성을 측정하기 위하여 대부분의 연구 그룹에서는 크게 두 가지 분석 기법인 분광학을 이용한 분석과 나노트라이볼로지를 이용한 분석을 사용하고 있다. 분광학을 이용한 분석에는 NMR (Nuclear Magnetic Resonance), IR (Infrared Spectroscopy), Raman 등이 대표적이라 할 수 있고, 나노트라이볼로지를 이용한 분석에는 AFM (Atomic Force Micro-Scope), EFM (Electrostatic Force Microscope), KFM (Kelvin Force Microscope), Nanoindenter 등의 탐침을 이용한 측정 기법이 대표적이다. Nanoindenter는 물질의 탄성 및 경도를 측정 할 수 있으며 이를 통해 물질의 특성을 연구 하는 데에 사용된다. 그러나 이런 Nanoindenter의 압입 실험에서 압입 조건 등의 통제 변수가 다르면 그 결과 값도 바뀌는 것을 볼 수 있는데 본 실험에서는 이런 압입 조건 중 Load - Hold - Unload force의 속도 및 시간을 변화시켜 물질의 탄성계수와 경도가 어떠한 차이를 가지는지 연구하였다.
