注塑汽車(chē)部件的耐劃傷性在保持汽車(chē)原有的漂亮外觀方面起著非常重要的作用。添加劑可以提高注塑材料的耐劃傷性能，而共聚焦顯微鏡可以快速對(duì)添加劑增強(qiáng)耐劃傷性的效果進(jìn)行非常**的量化分析。
Croda International（克羅達(dá)國(guó)際公司）的研究科學(xué)家們使用奧林巴斯LEXT OLS5000共聚焦顯微鏡完成了一些標(biāo)準(zhǔn)化劃痕檢測(cè)，以證明其所生產(chǎn)的添加劑在提高耐劃傷性方面具有積極的作用。結(jié)果表明，這種檢測(cè)方法不僅可以消除操作人員在技能上的差異，而且還顯著提高了檢測(cè)的**性和速度。
塑料由于具有用途廣泛、壽命較長(zhǎng)且成本較低的特性，而被用于生產(chǎn)多種汽車(chē)部件。聚合物材料在性能上的提高，加上汽車(chē)制造業(yè)追求更輕便材料的動(dòng)力，促使汽車(chē)制造業(yè)中所使用的塑料呈現(xiàn)出更為多樣化的發(fā)展趨勢(shì)。汽車(chē)上的很多塑料部件都暴露在外，清楚可見(jiàn)，這就意味著這些部件的外觀在保持汽車(chē)的美觀和價(jià)值方面起著舉足輕重的作用。
具有耐劃傷性的材料可以減少汽車(chē)外觀受到磨損的情況，從而有助于汽車(chē)在長(zhǎng)期使用后仍然保持原有的價(jià)值。構(gòu)成材料的**成分可以決定材料的耐劃傷性能，而對(duì)某種特定材料進(jìn)行的詳細(xì)檢測(cè)可以表明其耐劃傷性的水平。
在克羅達(dá)公司完成的劃痕檢測(cè)
作為耐劃傷性添加劑的供應(yīng)商，克羅達(dá)公司會(huì)定期進(jìn)行劃痕檢測(cè)，以證明他們的添加劑產(chǎn)品對(duì)提高塑料性能所起到的積極作用。
Martin Read是克羅達(dá)公司聚合物添加劑應(yīng)用團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)，也是抗劃傷項(xiàng)目的**科學(xué)家。在談到可檢測(cè)的材料范圍時(shí)，Martin解釋說(shuō)：“我們可以檢測(cè)汽車(chē)上的所有材料，從透明材料，如：手勢(shì)控制裝置中使用的材料以及用于隱藏傳感器的表面材料，到具有高光澤度的所謂的“鋼琴黑”表面。在對(duì)這些表面進(jìn)行清潔和拋光時(shí)，非常容易留下細(xì)微的劃痕。
為了證明添加劑可以提高耐劃傷性能，研究人員制造了一些由不同成分構(gòu)成的板子，并使用一種標(biāo)準(zhǔn)化工具，以規(guī)定的1–20N力量在板子上留下劃痕。
Martin說(shuō)：“在檢測(cè)之前，要在聚合物板上制造劃痕，劃痕的兩側(cè)各有兩行凸起，類(lèi)似于犁過(guò)的田地。” 然后，要對(duì)劃痕的深度、寬度和輪廓進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)對(duì)不同材料成分的聚合物板進(jìn)行同類(lèi)的測(cè)量，可以確定不同材料成分在耐劃傷性方面的差異。
克羅達(dá)公司*初的設(shè)置是使用寬場(chǎng)材料顯微鏡測(cè)量劃痕的寬度，再使用白光干涉儀顯示劃痕輪廓的方法確定劃痕的深度。然而，這種方法極為耗時(shí)，特別是因?yàn)樵O(shè)置干涉儀和分析其結(jié)果的過(guò)程非常復(fù)雜。此外，在使用干涉測(cè)量法時(shí)，測(cè)量結(jié)果還會(huì)因操作人員較大的技能差異而有所不同，并會(huì)因表面輪廓上出現(xiàn)的偽影而有失準(zhǔn)確。
為了獲得更**的數(shù)據(jù)，并加快工作流程，研究人員對(duì)奧林巴斯的LEXT OLS5000共聚焦顯微鏡進(jìn)行了測(cè)試（圖3），以確認(rèn)是否可以通過(guò)使用一臺(tái)儀器測(cè)量所有相關(guān)的參數(shù)。LEXT OLS5000顯微鏡既可以快速完成掃描，又可以為創(chuàng)建寬范圍的3D樣品圖像提供可量化的詳細(xì)數(shù)據(jù)。
通過(guò)使用LEXT OLS5000顯微鏡，克羅達(dá)公司的研究人員將測(cè)量結(jié)果的精度提高了一個(gè)以上的量級(jí)。在評(píng)估劃痕的深度和輪廓方面，精度的改進(jìn)表現(xiàn)得*為明顯：測(cè)量精度接近于10納米。
Martin評(píng)論道：“由于LEXT系統(tǒng)可以在3D圖像中進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，我們只需觀察劃痕的一個(gè)切片圖像，即可對(duì)劃痕的深度進(jìn)行測(cè)量，這種方法簡(jiǎn)單多了”。
使用干涉測(cè)量法測(cè)量劃痕的深度和輪廓所面臨的關(guān)鍵性挑戰(zhàn)，是聚丙烯等材料的輪廓會(huì)顯示為尖狀凸起的邊緣。這些偽影是干涉儀未能探測(cè)到表面的結(jié)果，而且會(huì)影響測(cè)量的效果。Martin解釋說(shuō)：“由于聚丙烯材料具有多孔結(jié)構(gòu)，因此干涉儀可能沒(méi)有探測(cè)到表面，而是通過(guò)空隙看到了材料的內(nèi)部。”
在使用LEXT顯微鏡測(cè)量相同的樣品時(shí)，研究人員可以獲得劃傷表面的更平滑的圖像。這種圖形可以準(zhǔn)確地呈現(xiàn)劃痕的輪廓，從而有助于進(jìn)行**的測(cè)量。
在成像、測(cè)量和分析的速度方面，LEXT OLS5000顯微鏡的優(yōu)勢(shì)甚至表現(xiàn)得更加明顯?？肆_達(dá)公司的研究人員發(fā)現(xiàn)使用LEXT OLS5000顯微鏡對(duì)劃痕的寬度和深度進(jìn)行測(cè)量，可以使檢測(cè)速度高出干涉測(cè)量法的10到100倍。“要測(cè)量劃痕，我們必須盡量對(duì)干涉儀進(jìn)行較為粗糙的設(shè)置，”Martin說(shuō)，“而進(jìn)行這種設(shè)置極為困難。進(jìn)行一次測(cè)量，需要花費(fèi)約1小時(shí)的時(shí)間。而使用共聚焦顯微鏡，我們可以在2分鐘內(nèi)測(cè)量和處理塑料表面上的10個(gè)劃痕。”
耐劃傷性添加劑可以提升汽車(chē)外觀的審美性，并確保汽車(chē)在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持其自身的價(jià)值。在劃痕檢測(cè)中完成的**測(cè)量，可以可靠地驗(yàn)證添加劑對(duì)加強(qiáng)注塑部件的耐劃傷性所起到的積極作用。克羅達(dá)公司*初使用的測(cè)量劃痕的方法基于光學(xué)顯微鏡和干涉測(cè)量法。這個(gè)方案不僅非常耗時(shí)，而且還會(huì)使表面輪廓出現(xiàn)偽影。
在購(gòu)買(mǎi)了奧林巴斯的LEXT OLS5000共聚焦顯微鏡之后，克羅達(dá)公司的研究人員就可以完成比光學(xué)顯微鏡和干涉測(cè)量法更**的測(cè)量，而且還可以避免因操作人員在技能水平上的差異而對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的影響。他們還設(shè)法以快于原先方法10到100倍的速度完成測(cè)量，從而可以說(shuō)明LEXT顯微鏡不僅可以改善數(shù)據(jù)質(zhì)量，還可以提高檢測(cè)效率。