Nanoindentation

vignette|Photo au microscope à force atomique d'une indentation par poinçon Berkovitch sur une céramique Zr-Cu-Al : l'écoulement plastique autour de l'indenteur est bien net. La nanoindentation (encore appelée indentation instrumentée) est une technique de caractérisation mécanique des matériaux. Cette technique suscite un intérêt considérable dans le domaine des films minces et des micro-objets Cette technique de caractérisation est dite instrumentée dès lors que la force appliquée au contact et la profondeur de pénétration qu’elle engendre sont mesurées continûment. L'essai d'indentation consiste à faire pénétrer une pointe, encore appelée indenteur ou pénétrateur, de géométrie et propriétés mécaniques connues, dans un matériau (si possible plan) pour en déduire ses propriétés mécaniques. La technique de nanoindentation inventée au cours des années 1970 permet de pallier cette limitation en appliquant des charges de l’ordre de dizaine de micronewtons (μN) pour des profondeurs comprises entre quelques dizaines de nanomètres (nm) et quelques micromètres (μm). La nanoindentation offre une large gamme d’applications pour la caractérisation mécanique des matériaux : dureté, module de Young, fluage, adhérence, etc. La dureté et le module de Young sont les propriétés les plus étudiées. Les indenteurs sont les plus souvent en diamant ou en saphir. Il existe de nombreuses géométries d'indenteurs : indenteur Berkovich; indenteur sphérique; indenteur conique; indenteur Vickers; indenteur coin-cube; poinçon plat. vignette|Courbe de nanoindentation typique. Le nanoindenteur suit continuellement l’évolution de l’enfoncement de la pointe avec la charge d’indentation au cours des phases de charge et de décharge afin d’observer la réponse plastique et élastique du matériau. Le résultat est une courbe charge-profondeur présentant le cycle charge-décharge appliqué La courbe d’indentation présente deux parties distinctes.