この研究は、内閣府が運営する構造物材料（SIP-IMASM）のための革新的測定・解析ユニットD66号（D66号）の閣僚級戦略イノベーション推進計画（JSPS KAKENHI、助成金JP16K17988およびJP16K05996）によって支持された。著者はDrsにも感謝しています。 NIMSの岸本聡氏と内藤君義氏のCFRP資料

1.試料上の微小・ナノスケールグリッドの確認<ol><li> 標本の加工 <ol><li>顕微鏡下で使用される特定のローディングデバイス（ 例えば、 1 x 5 x 30 mm 3 ）が必要とするサイズに検体を切断し、観察される表面を目的の領域よりも1.5倍大きくする。 </li><li>自動研磨機（ 例： SiC箔＃320を3分間、＃800を150rpmで1分間使用）で、粗くて細かいサンドペーパーを使用して、観察する試料表面（ 例えば、 1×30m​​m 2 ）を研磨する。 30N）。各研磨ステップ後に水を使用して試験片を洗浄する。 </li><li>同じ試験片表面を、自動研磨機（ 例えば、 DP-スプレーP15μmを5分間、P1を8分間、P050μmを150rpmで10分間使用する粗い研磨溶液および微細な研磨溶液を使用して連続的に研磨する。 30 N）。各ポリシンの後に水を使用して検体を洗浄するgステップ。 </li></ol></li><li> 周期パターンが試料上に存在しない場合のマイクロ/ナノスケール格子の作製 注記：試料表面のマイクロ/ナノスケールに自然な周期パターンが存在する場合、このステップは省略できます。紫外線（UV）または加熱ナノインプリントリソグラフィ（NIL） 26 、電子ビームリソグラフィ（EBL） 2 、および集束イオンビーム（FIB）ミリング6からグリッド製造方法を選択する。 注記：ここでは、UV NILを例として、グリッド製造プロセスを紹介します。 <ol><li>ピペットを用いて試料表面にUVレジスト2 mLを滴下する。 </li><li>スピンコーターを用いて1500rpm、60秒間、試料表面のレジストを塗布する。 </li><li> 0.2MPaの圧力でナノインプリントモールドをレジスト層に押し付ける。 30秒間、375nmの波長のUVにレジストを暴露する。 </li><li>ナノインプリントモールドを試料表面から分離する。 </li></ol&gt; </li><li> 顕微鏡を用いた標本上の格子の観察 <ol><li>イオンコーター（ 例えば、 3Paで30秒間、30mAのスパッタリング電流でコーティング）を用いて、グリッド表面上に厚さ3〜10nmの白金または金の層を被覆する。 </li><li>標本をレーザー走査顕微鏡（LSM） 23の下に置く。 注：透過型電子顕微鏡（TEM） 5 、原子間力顕微鏡（AFM） 12 、または走査型電子顕微鏡（SEM） 7などの他の顕微鏡も使用することができる。 </li><li>フォーカスを調整し、顕微鏡の画像記録ソフトウェアの &quot;Capture&quot;と &quot;File | Export | Image File&quot;をクリックして、顕微鏡を使用して1つのグリッド画像を保存します。 </li></ol></li><li> グリッド画像からの標本のグリッドピッチ（nmまたはμm​​）の計算 <ol><li> 10グラム以上の平均値を計算するグリッド画像の中央領域には、走査またはレンズの歪みの潜在的な影響を避けるためにIDがピッチングする。 注：標本上のグリッドは、室温で数日間保存することができます。 </li></ol></li></ol> 2.荷重試験におけるグリッド画像の取得<ol><li> 顕微鏡下での荷重試験の準備 <ol><li>試料を、引張り、圧縮、加熱、または電気的負荷装置のような、顕微鏡下の装填装置に固定する。 注：グリッドピッチが20 nm未満の場合は、TEMまたはAFMを使用する必要があります。グリッドピッチが20nm〜10μmであれば、SEMを用いることができる。グリッドピッチが400nmより大きい場合、LSMを使用することができる。 </li><li>特定の要件に応じて、負荷速度（ たとえば 0.01 mm / s）および負荷または変位増分ステップ（ たとえば 0.5 N /ステップまたは0.024 mm /ステップ）を設定します。荷重と変位の両方をゼロにプリセットします。 </li><li>グリッドをサーフする観測平面内のエース。顕微鏡のサンプルステージを動かしたり回転させたりして、低倍率で対象領域を選択します。 </li><li>画像のグリッドピッチを1.8×1ピクセルサイズより大きくすることにより、適切な倍率を選択します。 注：通常、画像内のグリッドピッチを2ピクセル以上にする方が良いです。グリッドピッチが1ピクセル多いほど、変形測定の精度は高くなりますが、測定の視野は小さくなります。 </li></ol></li><li> 負荷試験におけるグリッド画像の収集 <ol><li>顕微鏡の画像記録ソフトウェアの &quot;Capture&quot;と &quot;File | Export | Image File&quot;をクリックして読み込む前に、関心領域のグリッド画像を保存します。 </li><li>ローディング装置の操作ソフトウェアを使用して、最初のロードステップ（ 例えば、 0.5Nまたは0.024mm）を実施することによって、その場で標本を顕微鏡にロードし始める。 </li><li> Rec顕微鏡の画像記録ソフトウェアの「キャプチャ」および「ファイル|エクスポート|画像ファイル」をクリックして、最初のロードステップ後の関心領域のグリッド画像を（ 例えば、 0.5Nまたは0.024mmで）設定します。顕微鏡の倍率と作動距離が変わらないようにしてください。 </li><li>荷重装置を使用して各荷重ステップを実施して、試験片の荷重を続けます。各荷重ステップの後に、試料が破損するまで、または一定の値に達するまで（ 例えば、荷重を19回加え、1 N、1.5 N、2.0 N、...、10 Nで19の格子画像を0.5の間隔で記録するN;または0.048mm、0.072mm、0.096mm、...、0.48mm、0.024mmの間隔で）。顕微鏡の倍率と作動距離が変わらないことを確認してください。 注記：グリッドイメージは、任意の長時間保存することができます。 </li></ol></li></ol> Def前後のモアレ縞模様の発生オマージュ<ol><li> グリッド画像におけるグリッドピッチ（画素）の推定 <ol><li>画像処理ソフトウェア（ 例えば、マイクロソフトペイント） において、隣接する2つのグリッドドットの中心間の距離を測定することにより、ロード前のグリッド画像におけるグリッドピッチ（単位：ピクセル）を推定する。 </li><li>最大荷重でグリッド画像のグリッドピッチを推定する。 </li></ol></li><li> サンプリングピッチ（画素）の決定 <ol><li>変形前後のグリッドピッチが1.8〜2.5ピクセルの場合、ステップ3.2.2に移動します。変形前後のグリッドピッチが2.4〜3.6ピクセルの場合、ステップ3.2.3にスキップしてください。変形前後のグリッドピッチが3.2ピクセルを超える場合は、ステップ3.2.4に進んでください。 </li><li>サンプリングピッチをT = 2ピクセルに設定します。手順3.3に進んでください。 </li><li>サンプリングピッチをT = 3ピクセルに設定します。手順3.3に進んでください。 </li><li>サンプリングピッチTを正に設定する豊富なシミュレーション結果22から決定される、変形前後の格子ピッチ0.75xおよび1.25x以内の整数。 注：手順3.2.1と3.2.4の要件を満たす2つの正の整数がある場合は、より大きな整数をサンプリングピッチとして選択する方がよい。要件を満たす正の整数が3つ以上ある場合は、サンプリングピッチより少し大きければ中間整数を選択する方が良いです。 </li></ol></li><li> 変形前のモアレ縞模様の発生 <ol><li>変形前にグリッドイメージを開きます。 x方向を右向き、 y方向を鉛直下向き、座標（0,0）を左上角とし、 x方向の画像幅Wとy方向の画像高さHを算出する。 注： y方向は次のように定義することもできます。垂直上向き。 </li><li>ステップ3.3.3に移動して、モアレ縞をy方向に生成する。ステップ3.3.7に進み、モアレ縞をx方向に生成します。 </li><li>ローパスフィルタ（LPF）を使用してグリッド画像を格子画像に処理します。例えば、主方向が格子線に垂直な方向として定義される主方向xを有する格子を抑制するために、FTアルゴリズムを使用する。フィルタサイズをグリッドピッチに近づけるように設定します。 </li><li> y = kピクセル（ k = 0）（ 図1 ）からのサンプリングピッチT （ T ≧2）の間隔を用いて、いくつかの水平ラインのグレー値を抽出するだけでグリッド画像を薄くする（ すなわち、 y = k + T画素、...、 y = k + iT画素のサンプリングラインにおける値であり、ここでiはa正の整数）。最後のサンプリングラインk + iTの座標を画像の高さHより小さくする。 </li><li>水平サンプリングラインで画像の全領域強度補間（線形またはBスプライン）を実行することによって、 y方向にサンプリングモアレパターンを生成する。 </li><li> 1画素分のインクリメントステップでkを変化させることにより（ すなわち、間引きの開始点をy = kにシフトすることによって）ステップ3.3.4および3.3.5 T -1回を繰り返すことによって、 y方向に他のT -1サンプリングモアレパターンを生成するk = 1、...、 T -1）である。 </li><li>ステップ3.3.3でxをyに変更し、画像の高さHを画像の幅Wに変更することにより、ステップ3.3.3~3.3.6の同じ手順を使用して、 x方向にTステップ空間位相シフトサンプリングモアレパターンを生成するステップ3.3でyをxに変更する。4-3.3.6。 注： x方向のサンプリングピッチは、 y方向のサンプリングピッチと異なる場合があります。 </li></ol></li><li> 変形後のサンプリングモアレ縞の生成 <ol><li>異なる負荷ですべてのグリッドイメージを開きます。グリッド画像の数をNとする 。 </li><li>ステップ3.3.3-3.3.6をN回繰り返すことによって、 y方向にTステップ空間位相シフトモアレ縞のN個のグループを生成する。 </li><li>ステップ3.3.7をN回繰り返すことによって、 x方向にTステップ空間位相シフトモアレ縞のN個のグループを生成する。 </li></ol></li></ol> 4.荷重試験における試験片の変形測定<ol><li> 変形前および変形後のモアレ縞の強度の決定 <ol><li> t段階のモアレ縞の強度をt3.3.5と3.3.6のステップでy方向 。ステップ3.3.7でx方向のモアレ強度を決定する。次の式23を用いて、 j （ j = x 、 y ）方向の変形前のTステップ（ T ≧2）モアレ強度を記述する。 <img alt="式1" src="/files/ftp_upload/55739/image001.jpg" /> （1） ここでp jはj （ j = x 、 y ）方向の変形前のグリッドピッチ、 Aは変調振幅、 Dは背景強度と高周波強度を含む。 </li><li>ステップ3.4.2で変形後のTステップモアレ縞の強度をy方向に抽出し、ステップ3.4.3のx方向のモアレ強度を決定する。変形後のTステップ（ T ≧2）モアレ強度を記述するj （ k ）、 p j 、 A 、 DをI &#39; m、j （ k ）、 p &#39;に変更することにより、上記の式（式1）と同じ式を用いてj （ j = x 、 y ） j 、 A &#39;、 D &#39;とする。ここで、上付きの一重引用符は変形後を意味する。 注：サンプリングピッチがT≥3ピクセルの場合、この手順を無視して手順4.3に進みます。 </li></ol></li><li><ol><li>以下の式23を用いて変形前の2段階サンプリングモアレ強度（ 図1a ）間の乗法干渉から乗算モアレ縞を再構築する <img alt="式2" src="/files/ftp_upload/55739/image002.jpg" /> （2） ここで私は マルチ、 jは強度ofは変形前のj （ j = x 、 y ）方向の再構成された乗算モアレ縞である。 </li><li>フリンジセンタリング手法24を使用して変形前に再構成された乗算モアレ縞を処理する。再構成された乗算モアレの中心線でフリンジ次数に連続する整数と半整数f j = [1,1.5,2,2.5、...]を割り当てます。 注記：乗算モアレ縞が高密度である場合、2段階サンプリングモアレのフリンジ次数が最初に決定される（ すなわち、f j （ 0）= [1,0,2,0,3,0、...]およびf j （1）= [0,1.5,0,2.5,0,3.5、...]）。乗算モアレ縞の縞次数はf j = f j （0）+ f j （1）= [1,1.5,2,2.5,3,3.5、...]となる。剛体の変位は歪みの結果に影響を与えません。 </li><li>以下の式23を用いて、サンプリングピッチに対する変形前の試料の相対歪みを測定する。 <img alt="式3" src="/files/ftp_upload/55739/image003.jpg" /> （3） <img alt="式4" src="/files/ftp_upload/55739/image004.jpg" /> （4） u j _relaとεj _relaはそれぞれj （ j = x 、 y ）方向の変形前の相対変位と相対歪みを表し、γxy _relaは変形前の相対せん断ひずみを表す。 </li><li>ステップ4.2.1~4.2.3を繰り返して、x、y方向の変形後の試料の相対歪みをN回測定し、 I multi、 j 、 I m、 j （0）、 I m、 j </式（2）〜（4）のI &#39; multi、 j 、 I &#39; 、 j &#39; 、 j &#39; 、 j &#39; 、 j &#39; y &#39;、 ε &#39; j_rela 、およびγ &#39; xy_relaは、それぞれ、 m &#39; 、 j &#39;（0）、 I &#39;m 、 j （1）、 p&#39;j 、 A &#39;、 D &#39;、u&#39;j_relaここで、上付き文字の一重引用符は変形後を意味します。 </li><li> j （ j = x 、 y ）方向の実際の法線ひずみεjを求めます。これは、グリッドピッチとせん断ひずみの相対変化であるγxyです。これは絶対値ですe変形前後の相対歪みによる荷重による試料の格子角の変化。 <img alt="式5" src="/files/ftp_upload/55739/image005.jpg" /> （5） <img alt="式6" src="/files/ftp_upload/55739/image006.jpg" /> （6） </li></ol></li><li> 変形の測定サンプリングピッチがT ≧3ピクセルの場合 <ol><li>空間位相シフト法を用いて、 k = 0のときの変形前のj （ j = x 、 y ）方向のサンプリングモアレ縞の位相を計算する21 <img alt="式7" src="/files/ftp_upload/55739/image007.jpg" /> （7） </li><li> φmを置き換えることにより、 k = 0のときの変形後のj （ j = x 、 y ）方向のサンプリングモアレ縞の位相を求め、 <e上付き文字の一重引用符が変形後を意味する、それぞれφ &#39; m、 jおよびI &#39; m、 j （ k ）を有する式（7）のI m、 jおよびI m、 j （ k ） N回の負荷に対してN回繰り返します。 注：ステップ4.3.1および4.3.2の位相分布に多すぎるランダムノイズがある場合、sin / cosフィルタ25を使用して位相を平滑化することができます。 </li><li>変形前と変形後のj （ j = x 、 y ）方向のサンプリングモアレ縞の位相差を求める（Δφm 、 j = φ &#39; m、 j - φm 、 j ）。 </li><li>変位u jの法線ひずみεjを<e（ j = x 、 y ）方向と荷重による試料のせん断ひずみγxyとの関係を示す。以下の方程式6,21を使用する。 <img alt="式8" src="/files/ftp_upload/55739/image008.jpg" /> （8） <img alt="式9" src="/files/ftp_upload/55739/image009.jpg" /> （9） <img alt="式10" src="/files/ftp_upload/55739/image010.jpg" /> （10） 注：ひずみ分布にノイズが多すぎる場合は、平均平滑化フィルタを使用することができ、フィルタサイズは2グリッドピッチより小さくなります。 </li></ol></li><li> 結果保管 <ol><li> .tifまたは.bmpファイルなどの画像形式のモアレ縞、位相（サンプリングピッチがT≥3ピクセルの場合）、変位、ひずみ、およびテキスト（.txtまたは.csvなど）のデータを保存しますファイル。 </li></ol></li></ol>

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	<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>

著者は何も開示することはない。

説明された技術では、試片上に周期的なパターンが存在しない場合、1つの困難なステップは、マイクロ/ナノスケールの格子または格子（格子と略記）製造26である。グリッドピッチは、変形測定のための重要なパラメータであるため、変形前に均一でなければならない。材料が金属、金属合金またはセラミックである場合、UVまたは加熱ナノインプリントリソグラフィ（NIL?...

マイクロ/ナノスケールの変形測定は、機械的特性、不安定性挙動、残留応力、および高度材料の割れ発生を評価するために極めて不可欠である。光学技術は非接触、全視野、および非破壊であるため、過去数十年間の変形測定のために様々な光学的方法が開発されている。近年、マイクロ/ナノスケール変形計測技術には、モ​​アレ法1,2,3,4 、幾何位相解析（GPA） 5,6 、フーリエ変換（FT）、デジタル画像相関（DIC）、電子スペックルパターン干渉計（ESPI）。これらの技術の中で、複数の周波数が存在するので、GPAおよびFTは複雑な変形測定にはあまり適していない。 DIC法はsim変形キャリアはランダムなスペックルなので、ノイズに対しては無力です。最後に、ESPIは振動に強く敏感です。 マイクロ/ナノスケールのモアレ法の中で、最も一般的に使用されている方法は、電子走査モアレ7,8,9 、レーザー走査モアレ10,11 、原子間力顕微鏡（AFM）モアレ12などの顕微鏡走査モアレ法であるデジタル/オーバーラップモアレ13,14,15方法、および乗算/フラクショナルモアレ方法16,17などのいくつかの顕微鏡ベースのモアレ方法が含まれる。走査モアレ法は、広い視野、高いレゾリューションlution、ランダムノイズに対する無感覚。しかし、従来の走査モアレ法は、2つの方向にモアレ縞を生成するために、試料ステージまたは走査方向を90°回転させ、2回走査する必要があるため、2D歪み測定には不都合である。回転と二重走査プロセスは、回転誤差を導入し、2Dひずみの測定精度に深刻な影響を与え、特にせん断ひずみに対して長時間かかる。時間位相シフト技法19,20 は、変形測定精度を向上させることができるが、動的テストには適さない時間および特別な位相シフト装置を必要とする。 サンプリングモアレ法21,22 は、変位測定において高い精度を有しており、主に、自動車の場合のブリッジのたわみ測定に使用されているお尻。サンプリングモアレ法をミクロ/ナノスケールの2Dひずみ測定に拡張するために、2ピクセルサンプリングのモアレ縞から新たに再構成された乗算モアレ法が開発された。この方法では、測定値が2倍に感度が高く、走査モアレ法が維持される。さらに、空間位相シフトサンプリングモアレ法は、マルチピクセルサンプリングモアレ縞からも開発され、高精度の歪み測定が可能です。このプロトコルは、詳細なひずみ測定手順を紹介し、研究者やエンジニアが材料や製品の製造プロセスを改善し、変形を測定する方法を学ぶのを助けると期待されています。

<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

この作業では、フルフィールドマイクロ/ナノスケール変形測定のためのサンプリングモアレ技術の測定手順と原理について説明します。開発された技術は、再構成された乗算モアレ法または空間位相シフトサンプリングモアレ法を使用するという2つの方法で実行できます。標本グリッドピッチが約2ピクセルの場合、2ピクセルサンプリングのモアレ縞が生成されて、変形測定のための乗算モアレパターンが再構成される。変位と歪みの両方の感度は、同じ広い視野の従来の走査モアレ法の2倍です。標本グリッドピッチが3ピクセル前後である場合、マルチピクセルサンプリングモアレ縞が生成され、空間位相シフト技法が全フィールド変形測定のために組み合わされる。ひずみの測定精度が大幅に向上し、自動バッチ測定が容易に実現できます。両方の方法は、伝統的なモアレ技術のように、試料または走査線を回転させることなく、単一ショットグリッド画像から2次元（2D）ひずみ分布を測定することができる。例として、2つの炭素繊維強化プラスチック試験片のせん断ひずみを含む2次元変位およびひずみ分布を3点曲げ試験で測定した。提案された技術は、様々な材料の機械的特性、亀裂発生および残留応力の非破壊的定量評価において重要な役割を果たすことが期待される。

2つの炭素繊維強化プラスチック（CFRP）試験片（＃1および＃2）の二次元変位およびひずみ分布を、モアレ形成原理23および測定プロセス（ 図1 ）に従って測定した。 CFRP標本は、直径10-11μmのK13D炭素繊維とエポキシ樹脂でできていた。 CFRP＃1の変形は、2段階サンプリングモアレ縞からの再構成された乗算モアレ法を用いて決定...

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

マイクロ/ナノスケールでの高精度ひずみ分布測定のための2ピクセルおよびマルチピクセルサンプリング方法を特徴とするサンプリングモアレ技術をここに示します。

サンプリングモアレ縞からのマイクロ/ナノスケールひずみ分布測定

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

The overall goal of this experiment is to accurately measure the strain distributions of materials at the micro or nano scale using the two-pixel or multi-pixel sampling moir

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

Research

JoVE Journal

Engineering

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

12.2K ビュー.  National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST). The overall goal of this experiment is to accurately measure the strain distributions of materials at the micro or nano scale using the two-pixel or multi-pixel sampling moir

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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.

シングルプラズモニックナノ粒子からの散乱非線形性の測定

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

工学

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.

グラフェンナノプレートレットとマルチスケール複合材料強化に基づくひずみセンシング

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.

空気中の誘電体微粒子の光学トラップのロード

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.

トレース爆発物のワイプサンプリングから収集効率を測定するための標準化された方法

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.

サイズ制御されたポリ (エチレング リコール) レート液滴を介して半 3 次元流れ焦点マイクロ流体デバイスの生成

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.

柔軟な単方向複合ラミネートの切断手順、引張試験、およびエージング

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.

デジタル画像相関法と中間ひずみ率材料解析

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.

セルロース系紙の非接触共振キャビティ誘電分光研究の方法開発

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

Measuring Sub-23 Nanometer Real Driving Particle Number Emissions Using the Portable DownToTen Sampling System

The current particle size threshold of the European Particle Number (PN) emission standards is 23 nm. This threshold could change because future combustion engine vehicle technology may emit large amounts of sub-23 nm particles. The Horizon 2020 funded project DownToTen (DTT) developed a sampling and measurement method to characterize particle emissions in this currently unregulated size range. A PN measurement system was developed based on an extensive review of the literature and laboratory experiments testing a variety of PN measurement and sampling approaches. The measurement system developed is characterized by high particle penetration and versatility, which enables the assessment of primary particles, delayed primary particles, and secondary aerosols, starting from a few nanometers in diameter. This paper provides instruction on how to install and operate this Portable Emission Measurement System (PEMS) for Real Drive Emissions (RDE) measurements and assess particle number emissions below the current legislative limit of 23 nm.

Presented here is the DownToTen (DTT) portable emission measurement system to assess real driving automotive emissions of sub-23 nm particles.

ポータブルdownToTenサンプリングシステムを使用した23ナノメートル以下の実数駆動粒子数排出量の測定

The current particle size threshold of the European Particle Number (PN) emission standards is 23 nm. This threshold could change because future ...

Calibration Procedures for Orthogonal Superposition Rheology

Orthogonal superposition (OSP) rheology is an advanced rheological technique that involves superimposing a small-amplitude oscillatory shear deformation orthogonal to a primary shear flow. This technique allows the measurement of structural dynamics of complex fluids under non-linear flow conditions, which is important for the understanding and prediction of the performance of a wide range of complex fluids. The OSP rheological technique has a long history of development since the 1960s, mainly through the custom-built devices that highlighted the power of this technique. The OSP technique is now commercially available to the rheology community. Given the complicated design of the OSP geometry and the non-ideal flow field, users should understand the magnitude and sources of measurement error. This study presents calibration procedures using Newtonian fluids that includes recommendations for best practices to reduce measurement errors. Specifically, detailed information on the end-effect factor determination method, sample filling procedure, and identification of the appropriate measurement range (e.g., shear rate, frequency, etc.) are provided.

We present a detailed calibration protocol for a commercial orthogonal superposition rheology technique using Newtonian fluids including end-effect correction factor determination methods and recommendations for best practices to reduce experimental error.

直交重ね合わせレオロジーの校正手順

Orthogonal superposition (OSP) rheology is an advanced rheological technique that involves superimposing a small-amplitude oscillatory shear deformation ...