牵引力试验机

实现与科幻作品所描述相同的简单情形2013年01月29日 来源： 中国科技网 作者： 张梦然 中国科技网讯 在“光镊”已于医学领域大行其道的今天，真正的“牵引光束”却还是纸上谈兵吗？据英国《每日邮报》和《物理世界》杂志在线版1月26日消息称，英国圣安德鲁斯大学团队与捷克科学仪器研究所（ISI）经过多年的努力，首次实现在微观层面上真实牵引目标物体——聚苯乙烯颗粒向光束源移动，建造了与科幻作品所描述相同的简易版“牵引光束”。但在能吸引一艘飞船之前，该成果将首先应用于医学领域。相关研究发表在《自然—光子学》杂志上。 “牵引光束”这一名词来自科幻作品。在人们的构思中，该装置能够突破引力范畴，将物体牵引到自己身边，看上去就似“隔空取物”。其出现的经典场面，如《星际迷航》系列中利用光束将星舰吸引到安全地带，及《星球大战》中千年隼号飞船被牵引光束拉进死星的情景。这种可怕的力量被认为是一束高密度的引力子流，能产生高强度的引力波和引力场，将目标物体吸引过来。 不过，一直屡有报道的“牵引光束”，其实多是建立在光辐射压原理上利用光去移动物体，实际应用已并不新鲜，目前强大的“光镊”正被广泛地应用于操作细胞甚至是纳米水平的物质。但其“把持”住目标物体的关键仍是利用激光的焦点，想要移动物体，首先要移动焦点。 但根据真正“牵引光束”的理论，光束可以使目标物体向光源方向移动而不需调整焦点。在现有技术层面，这一领域的探索可谓进展缓慢，因为创建“牵引光束”要面临的挑战相当直观：当光流碰到物体时，固体物质会带走光子流，这是绝大多数光场中都会发生的情况。 在过去3年左右时间里，科学家证明了在一定参数下以上情况会反转。由此才没有放弃追逐科幻作品中描述的真正“牵引光束”。就在几个月前，纽约大学物理学家大卫·格里尔已经铺设好理论并为其架构了一个十分近似的模型，而此次英国与捷克团队则在实验室中完成了这个简易版本的“牵引光束”。 实验中，作为目标物体的聚苯乙烯颗粒大小不等，分别是400纳米和1000纳米。研究人员使用两束激光与一个透镜替代了基于贝塞尔光束的光场，构建起的光束不但可吸引这些颗粒，还可通过调整光束实现只吸引400纳米的颗粒或是只吸引1000纳米的颗粒。 研究人员表示，此次运用的概念允许更大力度的“牵引光束”，也允许人们在更大程度上控制光偏振。尽管目前作用目标只能是有限的微观粒子，但仍成就斐然，新成果首先有望惠泽医学和微生物学等领域，改善血液测试及大力提高人们诊断疾病的能力。 而据福布斯新闻网称，有志打造此类“牵引光束”的还包括美国国家航空航天局（NASA）。NASA自2011年起一直想方设法让科幻中能使巨大物体突破引力范畴的“牵引光束”装置成为现实，以用其远程捕获行星或大气粒子，送到漫游机器人或轨道航天器上去加以进一步分析。但人们相信NASA的野心绝不止于牵引回来一点点星际灰尘，而是巴望着有朝一日仅用光束就能移动太空飞船。（记者 张梦然） 《科技日报》（2013-01-29 一版）

如今越来越多的塑料加工企业都在购买所谓的万能试验机“万能”试验机，利用它来进行拉伸、弯曲、压缩和剪切试验，以对材料进行性能评价、应用开发研究以及质量控制。发达的电子学改进了这些设备的性能，使之更加易于操作，价格也越来越低。万能试验机通过不同速度级别的调节，对塑料材料样条进行拉伸、弯曲、压缩或牵引，这是塑料混配实验室中最普通的设备。在混配料的制备过程中，利用测试材料能够判断材料是否适用于某些特定的加工应用或终端应用。还可以用于产品的质量控制，以确保产品质量各个批次之间的一致性。试验机包括一个或多个垂直承载的立柱，立柱上安装一个固定的水平基座，顶部还有一个可移动的水平十字头（十字横梁）。现在的万能试验机，立柱上通常还有滚珠丝杠用以固定可移动的十字头。万能试验机的大小用框架的最大承载水平和测量载荷/拉力的测力计来共同表征。测力计附在依靠电动马达或液压装置驱动的可移动的十字头上。带夹具的系列测力计测量力的大小，可以通过数字显示器或PC机显示结果。很多万能试验机具有可互换的测力计，因此可以与所测试的不同材料匹配。静态试验利用标准的电子万能试验机来进行，通常加载速度范围为0.001~20 in./min（1in.=2.54cm）。动态试验或循环试验如裂纹增长和疲劳试验通常利用液压伺服系统万能试验机来进行，时间较长，载荷较低。 目前，利用万能试验机所测试的最常见的项目是拉伸强度和拉伸模量、弯曲强度和模量。按照ASTM D 638和ISO 527进行拉伸试验时，样条的两端都有夹具夹紧，一个夹具是静止的，另一个固定在十字头上，背离固定夹具移动，牵引样条直至样条出现断裂，断裂时十字头会自动停止。弯曲试验时（ASTM D790 、D6272以及ISO178），样条被放在试验机固定机床的两个支座上。这个试验中，十字头移动的方向与拉伸试验中移动方向相反，向一个没有支撑的中心推动而不是牵引样条，直至样条弯曲甚至断裂。因为多数热塑性塑料材料不会在这个试验中断裂，所以不可能计算断裂弯曲强度。因而，标准的试验方法要求计算应变为5%时的弯曲应力。 常用的电子万能试验机的容量为100～135000 lb。尺寸越大，成本越高。一般来说，立式设备的体积更小也更易于操作，并且还能借助于样品自身的重力，使棘手的样品如薄膜也能同较重的注塑部件一样易于操控。单立柱万能试验机的力程较低，价格也较低，结构容量一般为1000 lb。门式的万能试验机的结构容量可达1000~135000 lb。测力计也以某一最大的适用于万能试验机结构和样品的力值为分类依据。例如，一个100 lb的测力计安装在1000 lb的模框里，可以提供100 lb的试验载荷。测力计的容量不应超过样品预测断裂载荷太多，否则会影响试验结果的精确性。