單纖維絲力學(xué)性能測試儀 返回列表頁

MACH-1是Biomomentum研發(fā)的用于材料力學(xué)性能測試的儀器，這是一款集合拉伸、剪切、摩擦、扭轉(zhuǎn)和3D壓痕映射等測試的一體化設(shè)備，極大的方便科研工作者的科研工作。

   MACH-1是Biomomentum研發(fā)的用于材料力學(xué)性能測試的儀器，可用于單纖維絲力學(xué)性能測試儀。這是一款集合拉伸、剪切、摩擦、扭轉(zhuǎn)和3D壓痕映射等測試的一體化設(shè)備，極大的方便科研工作者的科研工作。

   當(dāng)我們被問到我們的力學(xué)測試儀是否具有評估單纖維人發(fā)力學(xué)性能的能力時(shí)，我們對此進(jìn)行了評估。 在我們的實(shí)驗(yàn)室 中，這項(xiàng)工作困難的部分是開發(fā)合適的夾持夾具，以將頭發(fā)輕松安裝到測試儀上，以執(zhí)行拉伸和扭 轉(zhuǎn)測試。經(jīng)過幾次嘗試，發(fā)現(xiàn)簡單的，可重復(fù)的安裝方法是基于使用一對現(xiàn)成的注射器針尖。在工作臺(tái)上，將毛發(fā)纖維穿入彼此面對的兩個(gè)針頭，并以預(yù)定的標(biāo)尺間隙隔開。將一滴氰基丙烯 酸酯膠滴到每個(gè)針的塑料腔中，以將頭發(fā)固定到位。 在Mach-1?上安裝了兩個(gè)具有與普通注射器相同的錐形形狀的針尖支架。 這兩個(gè)支架在17N多軸測力傳感器下的測試腔室中心彼此相對固 定。 然后將雙針毛發(fā)組件牢固地插入固定器上。 將載荷歸零后，考慮到垂直移動(dòng)臺(tái)的相對位置，使用Mach-1 Motion的“確定接觸"功能測量（未 施加負(fù)載時(shí)）頭發(fā)全部伸展時(shí)的初始長度。 在彈性區(qū)域中以0.5、1和2 Hz頻率施加正弦形變形30 個(gè)循環(huán)。根據(jù)MA056-SOP04-D進(jìn)行動(dòng)態(tài)力學(xué)測試分析，以提取復(fù)雜的拉伸存儲(chǔ)和損耗模量分量。動(dòng)態(tài)測試顯示相位幅度隨頻率增加而增加。 該結(jié)果是預(yù)期的，并解釋了塑性變形（損耗模量）隨 頻率增加而增加。

    在拉伸載荷啟動(dòng)到斷裂過程中也測量和計(jì)算了拉伸模量和極限抗拉強(qiáng)度——拉伸測試輸出至破壞 （Mach-1分析軟件）。 發(fā)現(xiàn)結(jié)果符合文獻(xiàn)（Lee，2012）：930 MPa ultimate tensile strength, 6.5  GPa elastic modulus。使用旋轉(zhuǎn)臺(tái)對頭發(fā)施加扭力直至斷裂發(fā)生，完成了其它測試。對于兩個(gè)樣 本，斷裂前結(jié)果分別為175和179轉(zhuǎn)。帶有10倍鏡頭的攝像機(jī)饋入用于實(shí)時(shí)可視化纖維的扭轉(zhuǎn)情 況。 甚至在斷裂后仍保留頭發(fā)的塑性扭轉(zhuǎn)，可在顯微鏡下看到（使用20x顯微鏡的扭轉(zhuǎn)后照片）。 在扭轉(zhuǎn)過程中，繞Z軸產(chǎn)生的扭矩太低，無法用17N多軸測力傳感器測量。但是，由扭轉(zhuǎn)引起的頭 發(fā)的垂直收縮會(huì)產(chǎn)生垂直收縮力，該收縮力由測力傳感器的Fz通道測量。 假定通過對該測試配置 進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦碚摻?，該軸向載荷可用于間接測量頭發(fā)的扭轉(zhuǎn)剪切強(qiáng)度。 文獻(xiàn)中還提出了量化纖維扭轉(zhuǎn)特性的不同間接方法。 例如，通過使初始標(biāo)距與斷裂前的轉(zhuǎn)數(shù)相關(guān) 聯(lián)，可以獲得斷裂角的理論值。 通過基本分析，發(fā)現(xiàn)斷裂角在26至33°之間。

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