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拉伸屈服应力

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拉伸屈服应力相关的资讯

  • 塑料拉伸强度及伸长率试验
    摘 要:本文介绍使用鲲鹏BOYI 2025电子万能材料试验机,配合手动楔形拉伸夹具、大变形引伸计,根据《GB/T 1040.1-2018 塑料 拉伸性能的测定 》和《GB/T 1040.2-2022塑料 拉伸性能的测定 第2部分:模塑和挤塑塑料的试验条件》,进行了塑料拉伸强度及伸长率试验的实例,试验结果表明,使用鲲鹏BOYI 2025电子万能材料试验机能够完全对应塑料拉伸试验。关键词:鲲鹏BOYI 2025电子万能材料试验机 塑料 高分子 聚合物 拉伸试验 拉伸强度 伸长率 标称应变塑胶原料定义为是一种以合成的或天然的高分子聚合物,可任意捏成各种形状最后能保持形状不变的材料或可塑材料产品。塑料是重要的有机合成高分子材料,由于其良好的物理化学性能,以及加工特性,被广泛应用于日常工作与生活中。根据各种塑料不同的使用特性,通常将塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三种类型。本次应用选用日常生活中最常见的5种塑料进行试验,可以很直观的对比出各种塑料的力学性能差异。电子万能材料试验机在塑料的力学性能分析中是属于最重要的物理性能测试设备之一。鲲鹏试验机配备的手动楔形拉伸夹具,可以在不借助工具的情况下,实现试样的快速夹紧,同时配备样品夹持装置确保每次试样放置位置统一,可以大大测试提高效率以及测试的重现性;夹具采用的楔形夹紧方式,可以比传统的平面夹持夹具夹紧后更小的预应力,并且在拉伸过程中持续稳定的提供夹持力。除夹具外,本次试验采用的大变形引伸计具有响应快、精度高的特点,配合试验机主机的高精度和超过1000Hz的采集频率,可以完整的记录拉伸过程中的所有特征数据,给用户提供准确可靠的试验数据,配合智能化的测试软件可以同时提供单试样、多试样、双坐标等各种测试曲线,让不同的用户均可以拥有良好的交互体验,为企业的研发、质量以及产品控制保驾护航。1.试验部分1.1仪器与夹具BOYI 2025-010 电子万能试验机10KN手动楔形拉伸夹具大变形引伸计Smartest软件1.2分析条件试验温度:室温22℃左右载荷传感器:10kN(0.5级) 加载试验速率:5mm/min、50mm/min夹具间距:115mm标距:50mm1.3样品及处理本次试验,选取5款注塑成型的塑料试样,包括原材料或增强塑料,材质分别为PP、PP+EPDM+TD20、ABS、PC、PA6+30GF,尺寸均为GB/T 1040.2标准1A型哑铃状试样,中间平行部分宽度约10mm,厚度约4mm,数量各5个。2.试验介绍使用BOYI 2025-010电子万能试验机进行试验,将样品夹持在上下夹具中,开启载荷零点保持功能消除样品夹持后的预应力,将大变形引伸计夹持在试样的中间部位后将引伸计清零,对应不同伸长率的样品分别以5mm/min、50mm/min的速度进行试验,直至样品断裂,设备监测到试样断裂后自动停止,设备将测量过程中的力以及变形数据完整记录,并生成拉伸试验曲线。图7 测试系统图(主机、夹具、引伸计)3.结果与结论3.1试验结果具体试验结果如下表1所示。表1.试验结果 图13-试验曲线PP图14-试验曲线PP+EPDM+TD20图15-试验曲线ABS图16-试验曲线PC图17-试验曲线PA6+30GF从上(表1)数据以及试验曲线可以看出,拉伸曲线平滑连续,无松动打滑等异常现象,软件可以记录整个过程中完整的试验曲线,可以获取载荷、位移、变形等各项数据用于分析。可以看出各种样品之间因材质不同的曲线差异,其中PP/PP+EPDM+TD20/PC/ABC试样有屈服现象,PA6+30GF无屈服现象,每组各5个试样重现性良好,满足标准要求。从本次试验结果可以体现出鲲鹏BOYI 2025-010 电子万能试验机的高精度及高稳定性。4.结论上述试验结果表明,鲲鹏BOYI 2025-010 电子万能试验机配合手动楔形拉伸夹具、大变形引伸计,可以完全满足《GB/T 1040.1-2018 塑料 拉伸性能的测定 》和《GB/T 1040.2-2022塑料 拉伸性能的测定 第2部分:模塑和挤塑塑料的试验条件》标准要求,高效高质完成试验。通过高精度高采样率的测试系统,可以获得塑料材料的各项力学数据,且稳定可靠,这对于塑料材料的技术发展非常重要,能够为企业的产品研发、品质管理,以及该行业的标准化、规范化提供数据支持与技术保障。
  • 胶黏剂拉伸剪切试验方法电子拉力拉伸试验机
    胶黏剂拉伸剪切试验方法电子拉力拉伸试验机:原理试样为单搭接结构,在试样的搭接面上施加纵向拉伸剪切力,测定试样能承受的最大负荷。搭接面上的平均剪应力为胶粘剂的金属对金属搭接的拉伸剪切强度,单位为 MPa。试样1)试验机:使用的试验机应使试样的破坏负荷在满标负荷的(15~85)%之间。试验机的力值示值误差不应大于1%。试验机应配备一副自动调心的试样夹持器,使力线与试样中心线保持一致。试验机应保证试样夹持器的移动速度在 (5±1) mm/min 内保持稳定。2)量具:测量试样搭接面长度和宽度的量具精度不低于 0.05 mm。3)夹具:胶接试样的夹具应能保证胶接的试样符合要求,在保证金属片不破坏的情况下,试样与试样夹持器也可用销、孔连接的方法,但不能用于仲裁试验。4)标准试样的搭接长度是(12.5±0.5)mm,金属片的厚度是 (2.0± 0.1 ) mm,试样的搭接长度或金属片的厚度不同对试验结果会有影响。5)试样数量不应少于 5 个,仲裁试验试样数量不应少于 10 个;对于高强度胶粘剂,测试时如出现金属材料屈服或破坏的情况,则可适当增加金属片厚度或减少搭接长度,两者中选择前者较好。测试时金属片所受的应力不要超过其屈服强度 σS ,金属片的厚度 δ可按式( 11-12)计算:δ=( Lτ) /σ S (11-12)式中:δ——金属片厚度;L——试样搭接长度;τ——胶粘剂拉伸剪切强度;σS ——金属材料屈服强度(MPa)。试样制备1)试样可用不带槽或带槽的平板制备,也可单片制备。2)胶接用的金属片表面应平整,不应有弯曲、翘曲、歪斜等变形。金属片应无毛刺,边缘保持直角。3)胶接时,金属片的表面处理、胶粘剂的配比、涂胶量、涂胶次数、晾置时间等胶接工艺以及胶粘剂的固化温度、压力、时间等均按胶粘剂的使用要求进行。4)制备试样都应使用夹具,以保证试样正确地搭接和精确地定位。5)切割已胶接的平板时,要防止试样过热,应尽量避免损伤胶接缝。试验条件试样的停放时间和试验环境应符合下列要求:1)试样制备后到试验的最短时间为 16 h,最长时间为 30 d。2)试验应在温度为( 23±2)℃ 、相对湿度为( 45~55)%的环境中进行。3)对仅有温度要求的测试,测试前试样在试验温度下停放时间不应少于 0.5 h;对有温度、湿度要求的测试,测试前试样在试验温度下停放时间一般不应少于 16 h。实验步骤1)用量具测量试样搭接面的长度和宽度,精确到 0.05 mm。2)把试样对称地夹在上下夹持器中,夹持处到搭接端的距离为( 50± 1)mm3)开动试验机,在 (5±1) mm/min 内,以稳定速度加载。记录试样剪切破坏的最大负荷,记录胶接破坏的类型(内聚破坏、粘附破坏、金属破坏)。
  • 纳米压痕仪NHT³ | 焊接的应力应变研究
    焊接质量一般是通过焊缝质量好坏来做评定,而焊缝质量取决于所焊接的物体、焊接填充物以及所选用的焊接工艺及参数。为了更好地去优化和改善焊接工艺,对于焊缝及其热影响区进行力学性能表征是极其有意义的。对局部弹塑性特性的兴趣导致了一种新检测技术的发展,该技术使用球形压头对焊缝及其热影响区进行局部应力应变性能表征,加载期间使用振动的压痕允许非常局部地确定试验材料的代表性应力-应变曲线。简单的应力应变分析在Anton-Paar压痕软件中实现。该方法可适用于焊缝及其附近不同区域的局部力学性能的表征。01焊缝裂纹尖端附近的弹塑性行为研究纳米压痕仪 NHT3通过展示仪器化纳米压痕测试方法获得低合金钢焊缝中裂纹尖端附近区域和远离裂纹尖端区域的应力应变行为。焊缝出现裂纹通常是由焊接过程中焊缝快速凝固产生的热应力引起的,或由内部显微结构的发生改变所引起的,导致硬度和屈服强度增加,但抗断裂性降低。为了了解局部区域的应力应变行为,仪器化纳米压痕法是能够提供此信息的少数方法之一,局部应力应变测量的目的是帮助理解焊缝开裂的原因。图1 : 靠近或远离焊缝裂纹尖端局部区域的仪器化压痕测试使用Anton-Paar纳米压痕仪NHT3搭载半径为20 µm球型针尖对两个已经存在焊缝裂纹的样品进行测试,以获得局部的应力应变行为;与传统的静态测试方法不同的是,在这次的应用案例中将采用在加载过程增加正弦波加载方式的动态测试方法 (Sinus),选取最大载荷为500 mN,加载卸载速率为1000 mN/min,动态加载振幅为50 mN,频率为5 Hz。图2:载荷位移曲线图3:应力应变曲线图2和图3显示了动态加载测试下获得的压痕曲线,以及从两个区域的压痕曲线中获得的应力应变曲线。可以看出裂纹尖端附近区域的屈服强度远高于远离裂纹尖端的区域。屈服强度的增加通常与延展性的降低有关,这可能对焊缝的抗断裂韧性产生至关重要影响。在外部荷载作用下,靠近裂纹尖端的材料屈服强度增加,往往会出现比基材更早断裂的情况,因此在整个结构中是个力学薄弱点。焊缝中的断裂会导致整个部件失效,因此应该去调整焊接参数,使裂纹尖端附近的材料具有较低的屈服应力和较高的抗断裂性。02焊接铝合金的应力应变行为研究仪器化纳米压痕测试方法中应力应变分析的另一个经典应用是研究金属焊缝周围的弹塑性,尤其是软金属,例如铝合金。铝合金比钢对高温更敏感,因此,研究铝合金的焊接热效应尤为更重要。在本应用所提及的研究中,在加载过程中使用正弦波动态加载模式,利用球形纳米压痕针尖的特性对两种不同的铝合金焊缝附近的弹塑性行为进行局部表征。球形纳米压痕针尖用于确定靠近焊缝(区域A)且距离焊缝约2mm(区域B)的应力应变特性。图4:对比距离焊缝近的区域A和距离焊缝2mm处区域B的应力应变行为使用NHT3纳米压痕仪搭载半径20µm球型针尖作为表征手段,选取的最大载荷为300 mN、加载卸载速率为600 mN/min。在加载过程中采用正弦波的动态加载模式,振幅为30 mN,频率为5 Hz。图4展示了区域A和区域B的应力应变曲线的比较。两个区域表现出相类似的弹塑性行为,屈服应力约为0.3 GPa。这表明焊接过程中加热和冷却对材料的弹塑性性能的影响可以忽略不计。然而,并非所有情况下都是如此,焊接区域的局部应力应变行为仍然是优化焊接参数的重要信息。03搅拌摩擦焊接铝合金的应力应变研究搅拌摩擦焊(FSW)通常是铝合金焊接工艺更好地选择,而传统电弧焊由于铝的高导热性而容易产生较大的热影响区。FSW中的焊接温度远低于中心接触点,因此热效应的传导不如弧焊中明显。在这种情况下,将两种不同的铝合金AA6111-T4(T4)和AA6061-T6(T6)焊接在一起,并在距离熔核中心位置的1.1 mm、2.2 mm和3.3 mm处研究硬度、弹性模量和屈服应力。以下参数用于压痕:最大载荷300 mN,加载速率600 mN/min,动态加载模式下选取振幅30 mN,频率5 Hz。图5的结果表明随着距熔核距离的增加,所表现出的应力应变行为大致一样,仅存在微小差异。在所有的三个区域的屈服应力大约为0.33 GPa(两种基材中的屈服应力大约为0.27 GPa,图中未显示)。母材的硬度为0.8 GPa(T4合金)和1.1 GPa(T6合金)。所有三个区域(距焊缝熔核1.1 mm、2.2 mm和3.3 mm)的硬度均为1.1 GPa,这证实焊缝附近的弹塑性能并没有发生显著变化。图5:距熔核不同位置的应力应变曲线Aoton-Paar自研自产的纳米压痕仪能非常好地去胜任微观局部的应力应变分析,新一代的检测手段的开发有助于焊接行业的进一步发展。安东帕中国总部销售热线:+86 4008202259售后热线:+86 4008203230官网:www.anton-paar.cn在线商城:shop.anton-paar.cn
  • 薄膜拉伸强度测试仪如何区分弹性变形和塑性变形
    在薄膜拉伸强度测试中,准确区分弹性变形和塑性变形对于材料工程师、物理学家以及产品开发者而言,是至关重要的一环。这两种变形类型不仅决定了材料的基本性能,还直接关系到产品的使用寿命和安全性。本文旨在深入探讨薄膜拉伸强度测试中弹性变形与塑性变形的区分方法,以及它们在材料科学领域的应用。一、弹性变形与塑性变形的基本概念弹性变形,指的是材料在外力作用下产生变形,当外力消失时能够恢复到原始形状和尺寸的现象。这种变形是可逆的,不涉及材料的内部结构变化。而塑性变形则是指材料在外力作用下产生变形后,即使外力消失也不能完全恢复到原始形状和尺寸的现象。塑性变形是不可逆的,通常伴随着材料内部结构的改变。二、薄膜拉伸强度测试中的变形观察在薄膜拉伸强度测试中,我们可以通过观察材料的应力-应变曲线来区分弹性变形和塑性变形。在弹性变形阶段,应力与应变之间呈线性关系,即应力增加时,应变也按一定比例增加。当应力达到弹性极限时,材料开始进入塑性变形阶段,此时应力-应变曲线呈非线性关系,应变继续增加但应力增长缓慢或不再增长。三、区分弹性变形与塑性变形的具体方法应力-应变曲线分析:如前所述,通过分析应力-应变曲线的形状和变化,可以判断材料是否进入塑性变形阶段。在弹性变形阶段,曲线呈直线状;而在塑性变形阶段,曲线则呈现弯曲或平坦的趋势。卸载试验:在拉伸测试过程中,当材料达到一定的应力水平时,可以突然卸载并观察材料的恢复情况。如果材料能够迅速恢复到原始长度,则说明之前的变形主要是弹性变形;如果材料不能完全恢复,则说明存在塑性变形。残余应变测量:在拉伸测试结束后,通过测量材料的残余应变可以判断塑性变形的程度。残余应变越大,说明塑性变形越显著。四、弹性变形与塑性变形在材料科学中的应用材料选择:了解材料的弹性变形和塑性变形特性有助于选择合适的材料以满足特定需求。例如,在需要高弹性的场合(如橡胶制品),应选择弹性变形能力强的材料;而在需要承受大变形而不破裂的场合(如金属薄板),则应选择塑性变形能力强的材料。产品设计:在产品设计过程中,考虑到材料的弹性变形和塑性变形特性,可以优化产品结构以提高其性能和安全性。例如,在设计弹性元件时,需要充分利用材料的弹性变形能力;而在设计承力结构时,则需要考虑材料的塑性变形特性以确保结构的稳定性和安全性。质量控制:通过测量材料的弹性模量、屈服强度等力学性能指标,可以评估材料的性能是否满足要求。同时,通过观察材料的变形行为(如弹性变形和塑性变形)可以判断材料是否存在缺陷或质量问题。五、结论在薄膜拉伸强度测试中准确区分弹性变形和塑性变形对于材料科学领域具有重要意义。通过分析应力-应变曲线、进行卸载试验和测量残余应变等方法可以判断材料的变形类型。了解材料的弹性变形和塑性变形特性有助于选择合适的材料、优化产品设计和提高产品质量。未来随着材料科学的发展和技术的进步相信我们将能够更加深入地理解材料的变形行为并开发出更多高性能的材料。
  • 祝贺长春机械院慢拉伸预裂纹(恒载荷)应力腐蚀试验机组在中船重工725所得到成功应用
    截止2013年12月17日,长春机械院慢拉伸应力腐蚀试验机组在中船重工725所得到了成功应用,725所成功获得第一批舰船材料应力腐蚀试验对比数据,该数据复合科研预期。慢拉伸预裂纹(恒载荷)应力腐蚀试验机主要用在检测、研究金属材料在极慢的拉应力和腐蚀介质环境双重作用下的力学性能。还可以用于模拟受恒拉伸力零件在腐蚀环境中的抗腐蚀情况,进行恒载荷预裂纹应力腐蚀试验,检测、研究金属材料在恒拉伸应力和腐蚀介质环境双重作用下的破坏性能。该试验机主机加载机架采用TPHS式双立柱框架组合结构,传动平稳、反应灵敏,速度范围极宽,既能实现以极慢的拉伸速度对试样加载,又具有较快的速度,便于调整试验空间装夹试样。整机采用高精度电子测量,机电伺服加载、数字控制器及计算机控制,具有技术先进、精度高、性能可靠,长时稳定等特点。该试验机配用我院独有的筒形腐蚀容器设计,容器可加热水浴,容器内腐蚀介质温度可控,试验时试样贯穿筒形腐蚀容器,试验操作方便、数据精确。中船重工725所是我国专业从事舰船材料研制和工程应用研究的军工研究所,拥有船体结构材料、有色金属材料、非金属材料、腐蚀与防护技术、特种材料、焊接工艺、自然环境试验等多个重点研究领域,是我国舰船装备发展的中坚力量。目前长春机械院与中船重工725所开展的战略合作,已经结出硕果,这必将推动我国船舶事业的发展;希望长春机械院还要加强院所合作,为维护我国海洋权益,把我国建设成一个新型的海洋大国而贡献自己的力量。关注:【长春机械院】微信号:cimachtest
  • 文天精策原位拉伸试验机冷热台助力超低温金属材料研究
    文天精策原位拉伸试验机冷热台助力超低温金属材料研究随着现代各行业的飞速发展,越来越多的金属材料需要在低温环境中使用,如低温压力容器、桥梁、建筑材料等,因此对于这些材料的各项力学性能的准确测量也就显得至关重要,尤其是试样的屈服强度、抗拉强度、延伸率和面缩率等拉伸性能指标。如:液体火箭发动机的结构材料除了承受高温冲击外,由于液氢(沸点-253℃)、液氧(沸点-183℃)等低温贮存推进剂的存在,还有超低温(-100℃以下)环境要求,故液体火箭发动机理想的结构材料需要具备优良的低温力学性能;用于低温手术的医疗器械,使用液氮对患者的局部肉体进行低温瞬时低温冷冻,使得肉体固化后进行快速和无痛手术。文天精策仪器科技原位拉伸试验机冷热台,作为可适配多数拉伸试验机的低温试验平台,通过准确控温,实现不同环境温度下材料的力学性能测试,从而准确的考察不同变形温度下材料的力学性能,为其在复杂环境温度下的服役,提供数据支撑。原位拉伸试验机冷热台降温过程超低温单向拉伸试验对金属材料而言,其服役温度显著影响其力学性能。部分金属在超低温(77 K)条件下时,其断裂强度、延伸率等会显著提升。并且相比高温成形工艺会造成材料的氧化的缺点,低温下的成形工艺则不存在这样的问题,这为金属材料成形工艺的成形能力提升,提供了新的途径。Ÿ 材料的硬化、脆化Ÿ 材料的塑性变形能力改变Ÿ 材料的应变分布演化更加均匀Ÿ 材料的塑性变形机制发生变化超低温单向拉伸试验检测试样在单向应力状态下,温度对其力学性能与变形机制的影响。降温程序控制过程295 K与77 K下纯铜的单向拉伸应力-应变曲线研究内容及关键点:Ÿ 原位拉伸试验机冷热台的温控算法可准确控制变形所需温度;Ÿ 原位拉伸试验机冷热台可适配大多数万*能试验机实现低温拉伸试验,准确测试材料的低温力学性能;Ÿ 原位拉伸试验机冷热台的氮气回流除雾技术与可视窗口,可结合DIC测试技术实现超低温变形过程中应变的实时监测;Ÿ 通过设置拉伸试验机参数,可实现变温单向拉伸试验,测试复杂温度环境下材料的力学性能。试验表明:文天精策仪器科技研发的原位拉伸试验机冷热台,可与各种万*能试验机适配,在试验过程中通过文天精策原位拉伸试验机冷热台中的温控程序,实现实时控温,进行不同变形温度下的单向拉伸试验力学性能测试。并且,通过设置拉伸过程中的实验参数,完成试样在复杂变温环境下的力学性能测试,指导在复杂温况下材料的服役。
  • 塑料拉伸模量及泊松比试验
    摘 要:本文介绍使用鲲鹏BOYI 2025电子万能材料试验机,配合手动楔形拉伸夹具、Reliant精密轴向引伸计以及横向引伸计,根据《GB /T 1040.1-2018 塑料 拉伸性能的测定 》和《GB/T 1040.2-2022塑料 拉伸性能的测定 第2部分:模塑和挤塑塑料的试验条件》,进行了塑料拉伸模量及泊松比试验的实例,试验结果表明,使用鲲鹏BOYI 2025电子万能材料试验机能够完全对应塑料拉伸试验。关键词:鲲鹏BOYI 2025电子万能材料试验机 塑料 高分子 聚合物 拉伸试验 拉伸模量 泊松比塑胶原料定义为是一种以合成的或天然的高分子聚合物,可任意捏成各种形状最后能保持形状不变的材料或可塑材料产品。塑料是重要的有机合成高分子材料,由于其良好的物理化学性能,以及加工特性,被广泛应用于日常工作与生活中。根据各种塑料不同的使用特性,通常将塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三种类型。本次应用选用日常生活中最常见的5种塑料进行试验,可以很直观的对比出各种塑料的力学性能差异。电子万能材料试验机在塑料的力学性能分析中是属于最重要的物理性能测试设备之一。鲲鹏试验机配备的手动楔形拉伸夹具,可以在不借助工具的情况下,实现试样的快速夹紧,同时配备样品夹持对中装置确保每次试样放置位置统一,可以大大测试提高效率以及测试的重现性;夹具采用的楔形夹紧方式,可以比传统的平面夹持夹具夹紧后更小的预应力,并且在拉伸过程中持续稳定的提供夹持力。除夹具外,本次试验采用的Reliant精密轴向引伸计以及横向引伸计配合试验机主机的高精度和超过1000Hz的采集频率,可以完整的记录拉伸过程中的所有特征数据,给用户提供准确可靠的试验数据,配合智能化的测试软件可以同时提供单试样、多试样、双坐标等各种测试曲线,让不同的用户均可以拥有良好的交互体验,为企业的研发、质量以及产品控制保驾护航。1.试验部分1.1仪器与夹具BOYI 2025-010 电子万能试验机10kN手动楔形拉伸夹具Reliant轴向引伸计Reliant横向引伸计Smartest软件1.2分析条件试验温度:室温22℃左右载荷传感器:10kN(0.5级)加载试验速率:5mm/min夹具间距:115mm标距:50mm1.3样品及处理本次试验,选取5款注塑成型的塑料试样,包括原材料或增强塑料,材质分别为PP、PP+EPDM+TD20、ABS、PC、PA6+30GF,尺寸均为GB/T 1040.2的1A型试样,数量各5个。2.试验介绍使用BOYI 2025-010电子万能试验机进行试验,将样品夹持在上下夹具中,开启试样保护,将夹持后的预应力消除,然后分别将横向引伸计及轴向引伸计夹持在试样的中间部位,然后将引伸计清零,再以5mm/min的速度进行试验,直至拉伸应变超过拉伸模量及泊松比取值范围后,停止测试,将引伸计卸除。测量过程中的力以及变形数据,并生成拉伸试验曲线。图7 测试系统图(主机、夹具、引伸计)3.结果与结论3.1试验结果具体试验结果如下表1所示。表1.试验结果图8-试验曲线PP图9-试验曲线PP+EPDM+TD20图10-试验曲线ABS图11-试验曲线PC图12-试验曲线PA6+30GF从上(表1)数据以及试验曲线可以看出,拉伸曲线平滑连续,无松动打滑等异常现象,软件可以记录整个过程中完整的试验曲线,可以获取载荷、位移、轴向变形、横向变形等各项数据用于分析。可以看出各种样品之间因材质不同的曲线差异,模量大刚性高的样品,曲线斜率更大,每组各5个试样重现性良好,满足标准要求。从本次试验结果可以体现出鲲鹏BOYI 2025-010 电子万能试验机的高精度及高稳定性。4.结论上述试验结果表明,鲲鹏BOYI 2025-010 电子万能试验机配合手动楔形拉伸夹具、Reliant轴向引伸计以及横向引伸计,可以完全满足《GB /T 1040.1-2018 塑料 拉伸性能的测定 》和《GB/T 1040.2-2022塑料 拉伸性能的测定 第2部分:模塑和挤塑塑料的试验条件》标准要求,高效高质完成试验。通过高精度高采样率的测试系统,可以获得塑料材料的各项力学数据,且稳定可靠,这对于塑料材料的技术发展非常重要,能够为企业的产品研发、品质管理,以及该行业的标准化、规范化提供数据支持与技术保障。
  • 金属所张哲峰团队:金属材料拉伸与疲劳性能预测研究取得新进展
    拉伸性能与疲劳性能是金属材料工程应用的关键指标,建立二者之间定量关系,实现金属材料不同力学性能之间关系的定量预测是金属结构材料领域重要研究目标之一。由于目前相关理论不够完善,基于微观变形与损伤机制的拉伸性能与疲劳性能定量预测模型并未建立起来。因此,虽有大量实验数据表明金属材料拉伸强度与塑性之间存在明确的倒置关系,拉伸强度与疲劳强度之间存在特定的关系,但至今仍缺乏定量模型来描述上述定量关系。因此,建立金属材料拉伸性能与疲劳性能定量预测具有重要科学意义。金属研究所张哲峰团队长期坚持材料疲劳与断裂基础理论研究,团队成员张振军项目研究员前期在缺陷与金属材料加工硬化关系方面进行了系统性研究,包括四类典型缺陷:1)零维缺陷:发现过饱和空位可提升合金的加工硬化能力;2)一维缺陷:在位错主导塑性形变的合金中实现了加工硬化能力回升;3)二维缺陷:在FeMnCAl系TWIP钢中实现随孪晶密度增加应变速率敏感性由负到正的转变;4)三维缺陷:在TWIP钢等强加工硬化材料中建立了微孔致颈缩判据。近来,在加工硬化微观机制研究基础上,张振军项目研究员提出了新的位错湮灭模型,并通过考虑初始组织状态与合金成分对加工硬化的影响,建立了单相金属材料普适性硬化模型-指数硬化(ESH:Exponential Strain-Hardening)模型,并据此首次推导出单相金属材料拉伸应力(σ)-应变(ε)定量关系:其中硬化指数n为位错湮灭距离(ye)的表达式反映合金成分的影响。η为初始缺陷对屈服强度(σy)非位错性贡献的比例,反映微观组织的影响;ΘⅡ为第二阶段硬化率,对同一金属合金体系为常数。该ESH模型得到了6种合金成分、100余种不同微观组织状态单相铜铝合金的实验验证,如图1所示。该ESH模型阐明了单相金属材料形变过程中一些重要规律:1)用一个参数(n)统一了五阶段加工硬化规律;2)揭示了极限强度、临界强度、真抗拉强度与成分及变形机制之间关系;3)首次推导出"屈服强度-抗拉强度-均匀延伸率"之间定量关系(公式(2-4),图2a-2c);4)定量揭示了拉伸强度-塑性同步提升的两个基本原则,即成分优化(提升位错滑移平面性)与组织优化(降低初始高能缺陷),在铜合金、镍基合金、TWIP钢、高氮钢、316L不锈钢等单相合金中均得到了系统性实验验证;5)实现了单相铜铝合金拉伸强度、塑性及拉伸应力-应变曲线的定量预测,如图2d-2f所示: 上述研究成果最近以2篇论文连载方式发表在Acta Mater 231 (2022) 117866和231 (2022) 117877上。基于该ESH模型,博士生曲展在张振军项目研究员的指导下,进一步揭示了三类变形铝合金(2xxx、6xxx、7xxx)拉伸强度和塑性随时效时间变化的共性转变规律与机制,建立了三类铝合金加工硬化指数与时效过程中析出相性质及几何特征之间的定量关系,提出了变形铝合金时效过程对加工硬化能力提升的析出相控制原理(J Mater Sci Technol 122 (2022) 54-67)。为了建立金属结构材料拉伸性能与疲劳性能之间定量关系,该团队成员刘睿博士在对铜铝单相合金拉伸性能与高周疲劳强度系统性研究的基础上,从疲劳损伤过程弹性变形与应变局部化两方面入手,通过引入合金成分、微观组织与宏观缺陷参数,建立了金属结构材料高周疲劳强度预测模型:其中参数C代表合金成分(或弹性模量)对疲劳强度的影响,强度σy和σb为微观组织对疲劳强度的影响,参数ω反映了宏观缺陷对疲劳强度的影响,如图3(a)所示;该高周疲劳强度预测模型得到了钢铁材料、铝合金、铜合金、钛合金、镁合金等20余种典型工程结构材料系统性疲劳实验验证,如图3(b)所示。该研究成果也以2篇论文连载方式发表在J Mater Sci Technol 70 (2021) 233-249和70 (2021) 250-267上。在疲劳裂纹扩展预测模型方面,最近李鹤飞博士在团队成员张鹏研究员的指导下,针对高强钢强度-韧性匹配关系,通过断裂力学理论分析,建立了以静态力学性能预测其疲劳裂纹扩展速率模型:其中σb为拉伸强度,KIC为断裂韧性,E为弹性模量,R为应力比,α为扩展速率常数。同时,为了指导关键构件材料强度-韧性优化提高疲劳裂纹扩展阻力,建立了高强度金属材料等效疲劳裂纹扩展速率模型(如图4(a)所示)。通过选择高强度金属材料强度-韧性之间匹配关系,可快速预测和降低其疲劳裂纹扩展寿命(如图4(b)所示),进而可以指导关键构件材料抗疲劳损伤容限设计。上述关于疲劳裂纹扩展速率预测模型在多种高强铝合金、钛合金及高强钢材料中得到了验证。该研究成果发表在J Mater Sci Technol 100 (2022) 46-50上。将上述金属材料拉伸性能和疲劳性能定量预测模型联合起来,可以实现通过测试金属结构材料少数组织状态的拉伸性能快速预测和优化其疲劳性能的功能,为金属结构材料疲劳性能预测与优化软件研发奠定理论基础,也为金属结构材料及工程构件抗疲劳设计与制造提供理论支撑。上述研究工作得到了国家自然科学基金重大项目(51790482)、重点项目(51331007、52130002)、面上项目(51771208、51871223)项目、中国科学院王宽诚率先人才计划"卢嘉锡国际合作团队"(GJTD-2020-09)、"青年促进会"项目(2018182、2021192)及辽宁省"兴辽计划"创新团队项目(XLYC1808027)的资助。相关成果列表及链接:1. Zhang ZJ*, Qu Z, Xu L, Liu R, Zhang P, Zhang ZF*, Langdon TG. A general physics-based hardening law for single phase metals. Acta Mater 231 (2022) 117877https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645422002531#sec00202. Zhang ZJ*, Qu Z, Xu L, Liu R, Zhang P, Zhang ZF*, Langdon TG. Relationship between strength and uniform elongation of metals based on an exponential hardening law. Acta Mater 231 (2022) 117866.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S135964542200252X3. Qu Z, Zhang ZJ*, Yan JX, Gong BS, Lu SL, Zhang ZF*, Langdon TG. Examining the effect of the aging state on strength and plasticity of wrought aluminum alloys. J Mater Sci Technol 122 (2022) 54-67.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1005030222001967?via%3Dihub4. Liu R, Zhang P*, Zhang ZJ, Wang B, Zhang ZF*. A practical model for efficient anti-fatigue design and selection of metallic materials: I. Model building and fatigue strength prediction. J Mater Sci Technol 70 (2021) 233-249.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1005030220307441?via%3Dihub5. Liu R, Zhang P*, Zhang ZJ, Wang B, Zhang ZF*. A practical model for efficient anti-fatigue design and selection of metallic materials: II. Parameter analysis and fatigue strength improvement. J Mater Sci Technol 70 (2021) 250-267.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S100503022030743X?via%3Dihub6. Li HF, Zhang P*, Wang B, Zhang ZF*. Predictive fatigue crack growth law of high-strength steels. J Mater Sci Technol 100 (2022) 46-50.https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1005030221005053?via%3Dihub7. 张振军、张哲峰、张鹏、王强;一种金属材料拉伸性能的预测方法, 2021-7-6, ZL201711234799.0,发明。已授权8. 张哲峰、刘睿、张鹏、张振军、田艳中、王斌、庞建超;一种金属材料疲劳强度的预测方法,2021-8-10,ZL201711235841.0,发明。已授权9. 张鹏、李鹤飞、段启强、张哲峰;一种预测高强钢疲劳裂纹扩展性能的方法,2021-3-26,ZL201910030260.6,发明。已授权图1 ESH模型的建立与实验验证:(a-b) 模型推导过程;(c-d) 强度与塑性验证图2 ESH模型的应用:(a)建立"屈服强度-抗拉强度-均匀延伸率"之间定量关系;(b)实现拉伸性能及拉伸应力-应变曲线定量预测图3 高周疲劳强度预测模型的建立与验证:(a) 模型建立过程;(b,c) 系统性实验验证图4 (a)等疲劳裂纹扩展速率模型图 (b)工程材料强度-韧性与疲劳裂纹扩展速率关系
  • 标准解读 |《汽车用金属材料圆棒室温高应变速率拉伸试验方法》
    10月26日,中国汽车工程学会正式发布由泛亚汽车技术中心有限公司联合中国汽车技术研究中心有限公司、清华大学苏州汽车研究院、中国飞机强度研究所、ITW集团英斯特朗公司、道姆光学科技(上海)有限公司、东风汽车集团有限公司等单位联合起草的CSAE标准《汽车用金属材料圆棒室温高应变速率拉伸试验方法》(T/CSAE 233-2021)。本标准提出的金属材料圆棒高应变速率拉伸试验方法适用于汽车底盘用的铸造、锻件类零件材料的高应变速率拉伸测试。本标准在GB/T 228.1-2010及GB/T 30069.2-2016基础上,对金属材料棒材在不同高应变速率下拉伸时,对试样的夹具,应力测试方法,样件尺寸及装夹,应变测试等方面作了较详细的规定,以确保棒材高应变速率拉伸测试的准确性。当前,汽车底盘用的铸造类零件如Knuckle和Mount等零件的材料高速拉伸曲线是CAE碰撞分析中重点关注技术参数,为了建立CAE分析用高速拉伸所需数据库,提高碰撞安全分析的准确性,需要借助高速拉伸机、三维光学测试(Digital Image Correlation, DIC)技术获取金属棒材的应力、应变场数据。目前对于铸铁、铸铝的圆棒试样的高速拉伸测试还没有相应的国际、国内标准,各整车企业及总成制造商对铸件材料的高应变率拉伸试验方法未见详细说明,测试结果也存在在较大差异,由此带来该对底盘类铸件材料性能和可靠性的评价存在诸多差异。起草工作组在充分总结和比较了国内外金属材料高应变速率拉伸测试方法标准、调研了国内外对车用铸、锻方法制造的零件用的金属材料棒材的试验方法的基础上,参考了GB/T 30069 《金属材料 高应变速率拉伸试验》和《ISO 26203 金属材料高应变率拉伸试验》,并确定板材的测试与棒材的测试有明显不同。通过金属材料棒材在不同高应变速率下拉伸时,对试样的夹具,应力测试方法,样件尺寸及装夹,应变测试等方面作了较详细的研究和试验。高应变速率拉伸测试系统是由高速拉伸机,高速相机,光源,数据采集及分析系统,同步器,夹具,散斑制备装置,应变片粘贴设备等部分组成。试验时,确保设备的连接可靠,经过静态速率试验确认力、速度、对中性及相机、数据采集均正常的情况下开始正式测试。编制组基于国内外行业研究现状,通过正交矩阵进行试验方案设计,共48组试验,每组数据需要完成3根样条。随后又增加汽车底盘锻压零件最小壁厚3毫米小直径样条的测试。合格的样条必须断在标距内。所有测试结果不需过滤处理,直接反映整个系统的测试状态和结果。经过一系列试验,为标准的制定奠定可靠的基础。首先是确定试验夹具,根据不同的拉伸设备,可以设计不同的设备连接方式,考虑到试样是圆形截面,推荐使用螺纹接头连接试样,螺纹的长度也进行了优化试验,选择大于2倍平行段长度。而且在夹具上做出平面以粘贴应变片。对夹具的选材上也做了研究,选用常用的45钢和钛合金进行比对。通过图1的试验结果,推荐使用钛合金材料,硬度28~38HRC,以减少夹具的固有震荡信号。编制组在充分总结和比较了国内外金属材料高应变速率拉伸测试方法标准、调研了国内外对车用铸、锻方法制造的零件用的金属材料棒材的试验方法的基础上,参考了《GB/T 30069 金属材料 高应变速率拉伸试验》和《ISO 26203 金属材料高应变率拉伸试验》,并确定板材的测试与棒材的测试有明显不同。通过金属材料棒材在不同高应变速率下拉伸时,对试样的夹具,应力测试方法,样件尺寸及装夹,应变测试等方面作了较详细的研究和试验。高应变速率拉伸测试系统是由高速拉伸机,高速相机,光源,数据采集及分析系统,同步器,夹具,散斑制备装置,应变片粘贴设备等部分组成。试验时,确保设备的连接可靠,经过静态速率试验确认力、速度、对中性及相机、数据采集均正常的情况下开始正式测试。编制组基于国内外行业研究现状,通过正交矩阵进行试验方案设计,共48组试验,每组数据需要完成3根样条。随后又增加汽车底盘锻压零件最小壁厚3毫米小直径样条的测试。合格的样条必须断在标距内。所有测试结果不需过滤处理,直接反映整个系统的测试状态和结果。经过一系列试验,为标准的制定奠定可靠的基础。首先是确定试验夹具,根据不同的拉伸设备,可以设计不同的设备连接方式,考虑到试样是圆形截面,推荐使用螺纹接头连接试样,螺纹的长度也进行了优化试验,选择大于2倍平行段长度。而且在夹具上做出平面以粘贴应变片。对夹具的选材上也做了研究,选用常用的45钢和钛合金进行比对。通过图1的试验结果,推荐使用钛合金材料,硬度28~38HRC,以减少夹具的固有震荡信号。图1 钛合金和45#钢夹具及分别在100-1s时的拉伸曲线在应变片的粘贴和标定方面做了详细的试验,在本标准中给出了具体阐述,尤其指明标定的系数R2≥0.999。设备状态的确认中,如果测试力的同时还需要测试应变,设备需要连接额外的数据线,试验前需检查所有的连线是否牢固连接,尤其是信号触发线。每次测试前先在静态试验机上低应变速率拉伸,然后在高速试验机上以同样的速率拉伸同一批次的试样检验设备。静态试验根据 GB/T 228.1-2010规定进行。为了验证验证圆棒试样的应变是否需要三维测试,分别用单台和两台相机试验,发现当使用单台相机时,大截面尺寸(5毫米直径棒材)会出现由于散斑扭曲导致跟踪不了散斑变化产生测量误差或试验失效,因此当出现散斑测试的应变变化跟不上力值变化时,应使用两台相机测试。如图2、3所示。铸铝(左) 铸铁(右)图2 一台相机照片-铸铁及铸铝的应变-时间&应力-时间的曲线铸铝(左) 铸铁(右)图3 两台相机照片-铸铁及铸铝的应变-时间&应力-时间的曲线标准起草组对于数据采集频率也做了研究,图像拍照及采集系统的采样频率应考虑试样断裂时间。当应变速率≤100s-1时,所取得的应变有效数据大于力值的采样数据,而且一般会大于400。当应变速率100s-1时,应变的有效数据会急剧下降,应调整应变的采集频率和拍摄参数,最终应变的有效采集不低于100个点。否则不能有效测出弹性模量及剪切模量。对于拉伸速度偏差认可的确认,各测试单位做了详细讨论,考虑到高应变率速度的影响因素复杂,因此给出按照最大力对应的应变划分不同平均速度的限制要求。即当最大力对应的应变率大于5%时,实际应变速率的平均值推荐在目标应变速率的±5%以内,当最大力对应的应变率小于5%时,记录实际应变速率到报告中。试样尺寸也是本标准重点考虑的内容,较短的测试长度有助于获得高的应变速率,但测量长度不能过小,否则不能保证反映材料的性能。因此参考静态的标准及高应变速率拉伸的现有标准,制作了4种不同的试样并测试。试样的装夹方式,尺寸及夹具材料在标准中得到具体描述。优化后的的试样如图4,并给出推荐尺寸。 图4 典型的试样尺寸说明:(1)尺寸公差为0.05mm,平行段工作部分粗糙度0.32,同轴度为0.01毫米。(2)推荐区域直径为5mm,=10mm,=15mm,R=16mm,=5mm,=35mm,D=12mm,或者区域直径为3mm,=10mm,=15mm,R=12mm,=5mm,=35mm,D=6mm。综上所述,该标准围绕车用金属材料的使用工况,对3毫米直径以上的哑铃型拉伸试样进行充分的试验,给出了从夹具,散斑制作,相机标定,系统试验前验证,试样尺寸与装夹,力的测试,数据采集及处理等方面系统的说明,试验准确性高,试验失效率低,同时避免不同试验员试验结果差异等问题。本标准充分考虑了汽车行业用到的铸件和锻件零件,具有普遍适用性,可以为CAE仿真高效地提供更加准确可靠的材料数据。与目前使用的GB/T 30069 《金属材料 高应变速率拉伸试验》和ISO 26203 《金属材料高应变率拉伸试验》中的方法协调统一,互不交叉,提供了标准外的常用形状试样的高应变速率下的详细试验方法,对现有标准起到补充作用。
  • 层压板拉伸模量及泊松比试验
    摘 要:本文介绍使用鲲鹏BOYI 2025电子万能材料试验机,配合手动楔形拉伸夹具、Reliant精密轴向引伸计以及横向引伸计,参考《ASTM D638-22塑料拉伸性能的标准试验方法》,进行了层压板的拉伸模量及泊松比试验的实例,试验结果表明,使用鲲鹏BOYI 2025电子万能材料试验机能够完全对应层压板的拉伸试验。关键词:鲲鹏BOYI 2025电子万能材料试验机 层压板 PCB基板 拉伸试验 拉伸模量 泊松比层压板是层压制品中的一种。层压制品是由两层或多层浸有树脂的纤维或织物经叠合、热压结合成的整体。层压制品可加工成各种绝缘和结构零部件,广泛应用在电机、变压器、高低压电器、电工仪表和电子设备中。随着电气工业的发展,高绝缘性。高强度、耐高温和适应各种使用环境的层压塑料制品相继出现。印制电路用的覆铜箔层压板也由于电子工业的需要迅速发展。层压制品的性能取决于基材和粘合剂以及成型工艺。按其组成、特性和耐热性,层压制品可分为有机基材层压板和无机基材层压板,本次应用选用电路板行业常用的PCB基板-环氧玻纤层压板作为样品进行试验,通过万能材料试验机可以进行层压板的各项力学试验,表征层压板的各项力学性能,从而做好层压板的质量控制。鲲鹏试验机配备的手动楔形拉伸夹具,可以在不借助工具的情况下,实现试样的快速夹紧,同时配备样品夹持装置确保每次试样放置位置统一,可以大大测试提高效率以及测试的重现性;夹具采用的楔形夹紧方式,可以比传统的平面夹持夹具夹紧后更小的预应力,并且在拉伸过程中持续稳定的提供夹持力。除夹具外,本次试验采用的Reliant精密轴向引伸计以及横向引伸计配合试验机主机的高精度和超过1000Hz的采集频率,可以完整的记录拉伸过程中的所有特征数据,给用户提供准确可靠 的试验数据,配合智能化的测试软件可以同时提供单试样、多试样、双坐标等各种测试曲线,让不同的用户均可以拥有良好的交互体验,为企业的研发、质量以及产品控制保驾护航。1.试验部分1.1仪器与夹具BOYI 2025-010 电子万能试验机10KN手动楔形拉伸夹具Reliant轴向引伸计Reliant横向引伸计Smartest软件1.2分析条件试验温度:室温22℃左右载荷传感器:10kN(0.5级)加载试验速率:5mm/min夹具间距:115mm标距:50mm1.3样品及处理本次试验,选取层压板长度为165mm,中间平行段宽度约10mm,数量3个。图1 标准试样2.试验介绍使用BOYI 2025-010电子万能试验机进行试验,将样品夹持在上下夹具中,开启载荷零点保持功能后将自动消除因夹持产生的夹持力,然后分别将横向引伸计及轴向引伸计夹持在试样的中间部位,再将两个引伸计清零,以5mm/min的速度进行试验,直至拉伸应变超过拉伸模量及泊松比取值范围后卸除引伸计并直至拉伸到样品断裂。测量过程中的力以及变形数据,并生成拉伸试验曲线。图2 测试系统图(主机、夹具、引伸计)3.结果与结论3.1试验结果具体试验结果如下表1所示。表1.试验结果图3-试验曲线从上(表1)数据以及试验曲线可以看出,拉伸曲线平滑连续,无松动打滑等异常现象,软件可以记录整个过程中完整的试验曲线,可以获取载荷、位移、轴向变形、横向变形等各项数据用于分析,数据重现性良好,可满足标准要求。从本次试验结果可以体现出鲲鹏BOYI 2025-010 电子万能试验机的高精度及高稳定性。4.结论上述试验结果表明,鲲鹏BOYI 2025-010 电子万能试验机配合手动楔形拉伸夹具、Reliant轴向引伸计以及横向引伸计,可以完全满足《ASTM D638-22塑料拉伸性能的标准试验方法》标准要求,高效高质完成试验。通过高精度高采样率的测试系统,可以获得层压板的各项力学数据,且稳定可靠,这对于塑料材料的技术发展非常重要,能够为企业的产品研发、品质管理,以及该行业的标准化、规范化提供数据支持与技术保障。
  • 西湖大学周南嘉/陶亮合作《Nature Electronics》:3D打印软水凝胶电子器件!
    近年来开发了许多用于医疗保健的软性电子设备,它们提供了包括生物信号检测、健康监测、神经刺激、脑机接口等一系列的功能。为了实现可伸展性,电路和互连是通过将刚性导电材料图案化为蛇形几何形状或使用内在可伸展的导体。然而,弹性体和生物组织的力学和化学特性不匹配的情况不可避免地存在,这可能导致免疫反应,损害电子产品的功能。基于水凝胶的电子器件可以与生物组织有内在的相似性,在生物医学应用中具有潜在的用途。理想情况下,这种水凝胶电子器件应该提供可定制的三维电路,但用现有的材料和制造方法制作封装在水凝胶基质中的复杂三维电路是具有挑战性的。鉴于此,西湖大学周南嘉、陶亮团队报告了使用基于可固化水凝胶的支撑基质和可拉伸银水凝胶墨水的水凝胶电子器件的三维打印。支撑基质具有屈服应力流体行为,因此移动打印机喷嘴产生的剪切力会产生暂时的流体状状态,从而可以在银水凝胶墨水电路和电子元件的基质中准确放置。印刷后,整个矩阵和嵌入式电路可以在 60°C 下固化,形成柔软(杨氏模量小于 5 kPa)和可拉伸(伸长率约为 18)的单片水凝胶电子器件,而导电油墨表现出约1.4×103 S cm-1。研究人员进一步使用该三维打印方法来创建应变传感器、电感器和生物电极。相关研究成果以题为“Three-dimensional printing of soft hydrogel electronics”发表在最新一期《Nature Electronics》上。本文第一作者为西湖大学Hui Yue 与Yao Yuan 。【EM3DP的材料设计】作者通过利用海藻酸盐-PAM双网络水凝胶的正交交联机制开发了一种可固化的水凝胶基质:海藻酸盐链与Ca2+形成离子交联,而PAM网络是由丙烯酰胺和交联剂通过自由基聚合共价交联形成的(图1a)。然后将这种离子交联的凝胶粉碎、过滤和脱气,以产生平均直径约为20μm的透明的水凝胶微粒,并表现出屈服应力流体行为;并将它作为EM3DP的支持基质(图1b)。接下来作者通过将准备好的支撑基质凝胶与5μm大小的Ag薄片以及甘油和水溶性聚合物(例如聚乙烯吡咯烷酮)混合来开发导电油墨(图1a),EM3DP在定制的直接墨水书写平台上进行(图1b)。印刷后,水凝胶在60°C下加热以触发PAM的自由基聚合,固化整个基质和嵌入式电路(图1c(i),(ii)),Ag薄片在水凝胶中形成渗透通道,在墨水和基质之间没有观察到明显的接缝(图1c(iii),(iv))。如图1d所示,固化后的嵌入电路的水凝胶可以承受较大程度的拉伸和扭曲,一旦应力消除,可以完全恢复到原来的形状。图1e进一步证明EM3DP在制造自由形式3D结构方面的能力。图 1. 通过 EM3DP 制造水凝胶电子器件【基质和导电油墨的流变特性】在固定的交联剂/单体质量比下,无论藻酸盐含量如何,所有支撑基质都表现出剪切稀化行为(图2a),并且它们的粘度、储能模量(G')和损耗模量(G”)随着藻酸盐含量从0.99%上升到2.31%(图2b)。藻酸盐含量为0.99%的基质像液体一样流动,而藻酸盐含量为1.65%和2.31%的基质表现为凝胶(图2c)。考虑到其中间的流变特性,使用藻酸盐含量为1.65%的基质凝胶来制备导电油墨。将Ag薄片添加到基质凝胶中会增加其粘度(图2d)),表明Ag薄片既充当导电填料又充当流变改性剂。与原始基质凝胶相比,1.5×Ag墨水(Ag/水凝胶质量比=1.5)显示出大约十倍的粘度增加,而其剪切稀化行为保持不变。随着Ag/水凝胶质量比从0增加到1.5,墨水的G'和G”值也显示出大幅增加(图2e)。作者通过优化打印参数,包括压力和喷嘴移动速度,可以精确控制打印出的墨丝宽度与喷嘴内径一致(图2f),并且所有灯丝都呈现出近乎圆形的横截面。打印的长丝在热固化过程中没有表现出明显的形状变化或起泡。图 2. 支撑基质和导电油墨的流变特性【固化水凝胶基质的机械性能】图3a、b比较了通过传统的一锅法(非粉碎)和本文方法(粉碎)制备的藻酸盐-PAM水凝胶在固定交联剂/单体质量比和不同藻酸盐含量下的拉伸应力-应变曲线。随着藻酸盐含量从0.99%增加到2.31%,未粉碎和粉碎水凝胶的拉伸杨氏模量分别从5.35增加到7.69kPa和从2.80增加到3.71kPa(图3c)。在固定的藻酸盐含量(1.65%)下,将水凝胶的交联剂/单体质量比从0.016%提高到0.082%会导致拉伸杨氏模量从3.05略微增加到3.30kPa,但λ从11.3大幅提高到19.5(图3e、f)。图 3. 固化水凝胶基质的拉伸机械性能【导电油墨的电性能】作者制备了具有随机和分离分布的Ag薄片的Ag-水凝胶复合材料。具有随机分散的Ag薄片的复合材料未能形成相互连接的导电通路(图4a)。相反,在分离的复合材料中,Ag薄片在水凝胶域之间的边界处密集堆积并彼此紧密接触(图4a(右红线))。结果,随着Ag/水凝胶质量比分别从0增加到0.5、1.0和1.5,分离的Ag-水凝胶复合材料的电导率从1.5×10–3增加到2.1×101、4.0×102和1.4×103&thinsp S cm–1(图4b)。在相同的Ag/水凝胶质量比(0.5、1.0和1.5)下,具有随机分布的Ag薄片的Ag-水凝胶复合材料的电导率分别仅为6.9×10–3、6.9×101和3.4×102&thinsp S cm–1。作者接下来表征了Ag-水凝胶复合材料在拉伸应变下的电性能(图4c)。作者使用0.5×Ag、1.0×Ag和1.5×Ag的油墨印刷了线宽为250μm、长度为18mm的线性水凝胶电阻,显示初始电阻(R0)分别为246.5、10.9和3.7 Ω(图4d)。在慢速(5mm/s)循环拉伸试验(300%的应变)下,1.5×Ag电阻的R/R0值在前50个循环中从2.7略微增加到3.1,但之后保持稳定(图4e)。打印的气动执行器可以通过测量曲率传感器的R/R0变化来检测(图4g,f)。图 4. Ag-水凝胶导电油墨和印刷的可拉伸水凝胶电子器件的电特性【功能性水凝胶电子产品的制造及生物医学应用】为了说明EM3DP技术的多功能性,作者制造了一系列不同的水凝胶电子设备:电阻传感器、配备曲率传感器的执行器、电感器和生物医学电极。印刷设备表现出出色的机械稳定性和电气性能(图5a-f),以及与外部环境(如商业组件、设备引线和生物组织)的简单和保形接口(图6a-k)。与现有的水凝胶电子产品制造方法相比,本文的材料和制造方法可提供高精度、可设计性和自动化。因此,该方法应该为用于诊断和治疗设备的柔软、可定制的3D水凝胶电子设备开辟新的设计可能性。图 5. 功能性水凝胶电子器件的制造图 6. 3D 打印全水凝胶电极的生物医学应用【小结】作者报告了使用可固化的基于水凝胶的支撑基质和导电银(Ag)水凝胶墨水的水凝胶电子的EM3DP。颗粒状的离子交联水凝胶表现出一种屈服应力的流体行为,使其能够适应具有高导电性(1.4×103 Scm-1)和伸展性的导电油墨的沉积。当喷嘴产生的剪切应力大于屈服应力时,3D打印机喷嘴的运动会使水凝胶基质过渡到暂时的流体状态,然后再返回到固体状态。打印后,基质和墨水可以通过激活共价交联机制而固化在一起,从而形成柔软(杨氏模量,5Ka)和可拉伸(伸长率约18)的整体水凝胶,将电路包裹起来。作者使用3D打印方法来创建一系列基于水凝胶的电子设备,包括应变传感器、配备曲率传感器的执行器、电感和生物医学电极。发光二极管(LED)和射频识别(RFID)芯片等电子元件也可以通过自动混合打印工艺轻易地纳入电路中,以扩大打印设备和电路的功能。来源:高分子科学前沿
  • 上海书俊仪器设备有限公司代理美国B-bridge细胞应力拉伸仪
    什么是细胞应力拉伸仪(STREXS)? 活细胞存在于一种自然生态环境中,这种自然生态环境是机械运动的,细胞通过感受器与细胞外环境沟通。这种沟通对细胞的生长、降解、再生、进化和免疫反应非常重要。此外,诸如骨质疏松癌症转移、皮肤病和肌肉退化等病变都会引起组织结构损伤、完整性和动力传导。B-Bridge公司研发的STREXS是一种模拟细胞生长过程中机械应力的装置。张力腔室中的细胞被仪器拉伸或压缩。施加在细胞上的机械应力更好的模拟了自然动态生理环境。STREX为全自动电脑控制系统,可精准控制施加在细胞上的应力级别。细胞应力拉伸仪(STREX)的优势 精准的应力程序设计 高频率和低频率处可实现连续拉伸/压缩 培养腔室所受应力的均一性 横向剪切力非常小 操作便捷 型号项目ST-140-04ST-140-10ST-150ST-190-XY应用范围细胞骨架重组细胞骨架重组细胞形态学细胞形态学基因或蛋白表达离子调控信号传导钙离子流入长期性研究(几小时到几天)氮氧化合物的合成培养过程的实时监测短时间的过程研究(15-20min)腔室数目6511腔室大小(培养面积)4cm210cm24cm24cm2应力方向单轴拉伸单轴拉伸单轴拉伸双轴拉伸/压缩与显微镜兼容性--兼容Nikon,Olympus,可选Zeiss,Leica兼容Nikon,Olympus,可选Zeiss,Leica培养箱标准培养箱标准培养箱标准培养箱标准培养箱程序个数64646464 了解更多产品信息,请咨询我公司产品工程师刘倩18217700136
  • 同步斯坦福——SRI流变学系列讲座I——流变学原理、定量表征与前沿应用
    简介:流变学是研究物质流动和变形的科学,它从力学的一个分支,逐步发展成为一门交叉学科,融合了物理、应用数学、化学、生物和医学、工程技术等诸多学科,其应用范围涵盖材料加工(3D打印)、医药制造、医学工程、电子和半导体、机械、汽车、冶金、石油、橡胶、纺织、塑料、化工、涂料和喷漆、选矿、食品、轻工、造纸、污水处理与环境工程等各个领域。系统流变学研究所致力于流变学学术前沿研究、工业应用和人才培养,并通过举办系列SRI流变学讲座促进产学研的深度交流、融合和协同创新。首届SRI讲座教授由世界著名流变学家Gerald G. Fuller院士开讲。Fuller院士不仅前沿学术成果丰硕,还具有解决工业实际问题以及传授流变学知识和技能的丰富经验。在本次讲座中,他将从梳理基于聚合物、胶体、自组装表面活性剂、生物大分子凝胶等软物质分子和微结构的流变现象入手,使得与会者通过学习典型实际案例掌握流变学基本原理、定量表征技术、实验数据提炼和分析方法。 讲座时间:2017年1月4日-5日讲授语言:英语讲座地点:广州市大学城外环西路230号、广州大学图书馆附楼208会议室 讲座日程安排1月4日08:00注册08:30流变现象与物质函数09:30线性粘弹性10:30茶歇10:40粘弹性的物质微观结构基础11:40解析线性粘弹数据实践12:30午餐13:30粘性液体14:30剪切流变仪15:30茶歇15:40剪切变稀、剪切增厚的物质微观结构基础17:00休会1月5日08:30非线性粘弹性09:30拉伸流变仪10:30茶歇10:40非线性流变现象的物质微观结构基础11:40计算模拟12:30午餐13:30屈服应力、絮凝分散体14:30界面流变学15:30茶歇15:40生物流变学与食品流变学17:00休会 主讲教授简介:Gerald G. Fuller担任美国斯坦福大学化学工程系Fletcher Jones讲座教授,主要研究领域涉及光学流变仪、拉伸流变学和界面流变学,涵盖包括聚合物溶液和熔体、液晶、悬浮液和表面活性剂溶液等软物质材料。他曾获得流变学术界最高荣誉——Bingham奖。他是美国国家工程院院士、美国艺术与科学院院士,现任流变学国际委员会秘书长,并长期担任美国TA仪器资深流变顾问。 广州大学系统流变学研究所热忱欢迎各界流变学领域从业者热别是青年学生、教师和业界技术人员参加,并未参会人员提供免费的午餐、茶歇,但交通和住宿需自理。美国TA仪器也将全力支持本次活动!!名额有限。先报先得、额满为止!!请认真填写您的姓名、单位、职务、联系电话、电子邮箱,并于2016年12月30日(星期五)下午5:00之前发送至邮箱:vwang@tainstruments.com。
  • 安东帕MCR高端智能型模块化流变仪——带您探究知识的海洋
    流变学是研究物质流动与形变的学科,自上世纪三十年代至今,经过流变学家的不懈努力,已经在全球很多领域发展出成熟的流变测试和分析理论。随着工业技术的不断进步,安东帕的流变学家经过三十多年的辛苦耕耘,并不断革新,向广大用户推出了低中高端系列、技术先进的MCR智能型模块化旋转流变仪。 MCR流变仪行业分布广,高校、科学院、石油石化、食品、化工、航空航天、医学、制药等,从日常生活用品制造业到军工科研机构,到处都有MCR流变仪在使用。 MCR流变仪市场占有率高,在国内用户超过1000个 MCR流变仪拥有众多行业先进技术 MCR流变仪功能最全,指标更宽,能满足流变学测试的所有要求 MCR流变仪系列型号:MCR702、MCR302、MCR102、MCR92、MCR72MCR 流变仪的基本功能 稳态流变测试(旋转模式):黏度、黏度曲线、流动曲线、粘温曲线、屈服应力、滞后环面积、3ITT 触变性等; 动态流变测试(振荡模式):粘弹性数据,如储能模量 G‘、 损耗模量 G“、损耗角正切 Tanδ、复数模量 G*、复数黏度 η*等,可以得到频率扫描、振幅扫描、温度扫描等曲线; 瞬态流变测试:起始流、蠕变、应力松弛等;MCR 流变仪的扩展功能模块扩展的材料性能表征方式熔体拉伸流变夹具扭摆DMTA测试夹具拉伸DMTA测试夹具 淀粉糊化测量模块沥青专业模块大颗粒食品及建筑材料测试界面流变学模块摩擦学测试模块粉体流变学模块 附加参数影响测量模块高压密闭测量系统UV固化测量模块磁流变测量模块 电流变测量模块不动点测量模块 流变与结构分析同步测量流变‐显微可视/偏光/荧光同步测量流变‐SALS同步测量流变-NIR/IR同步测量 流变-拉曼同步测量 流变‐SAXS同步测量流变‐SANS同步测量动态光学流变测量PIV粒子成像测速流变‐介电谱同步测量
  • 锂电池材料试验第一讲|锂离子电池隔膜拉伸测试
    随着科技的日新月异,智能手机、清洁机器人、无人机、新能源汽车等已越来越多的走进人们的日常生活。作为能量与动力的重要载体 - 锂离子电池也在被越来越多的应用。锂离子电池的性能,直接决定了科技设备的续航时间、行驶里程、载荷能力和安全性等因素。锂离子电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等四个主要部分组成,其中隔膜是核心关键材料之一,是制约电池安全性、循环寿命、电性能的关键组件。其中隔膜是核心关键材料之一,是制约电池安全性、循环寿命、电性能的关键组件。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。LLOYD材料力学试验机提供完整的锂电池隔膜力学性能测试,主要包括隔膜拉伸强度、延伸率、穿刺强度,剥离强度(涂层复合膜)等。同时LLOYD材料力学测试系统(Lloyd材料试验机)可以完成高精度的锂电池强制内短路测试,确保锂电池更加安全。今天我们首先来介绍阿美特克锂电池材料试验解决方案第一讲——锂电池隔膜拉伸测试。锂电池隔膜拉伸测试隔膜的主要作用是分隔电池的正、负极材料,防止两极接触而短路,同时还能使电解质离子通过其中。在厚度尽可能薄的前提下,需保证具有一定的物理力学强度,以满足隔膜在生产和使用过程中的种种环境。因电池生产工艺中,隔膜需要与正负极材料一同卷曲以形成我们常见的圆柱体或软包电池,足够的拉伸强度可保证隔膜在卷曲过程中不发生破裂,顺利成型。LLOYD隔膜拉伸测试采用气动夹具夹紧,在避免操作人员往复手动操作夹紧的同时,极大的提高了测试速度;同时气动夹紧排出了人为夹持过松导致的打滑现象,进一步的提高了数据稳定性。脚踏式开关可解放出操作人员的双手,以更方便和轻松的放置试样。同时为满足不同人员的操作习惯,还可通过气动辅具上的手动开关进行闭合、松开操作,为用户提供极大的便利性。拉伸试验可测定材料的一系列强度指标和塑性指标、弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标等。LLOYD 具有多种测试行程的主机可满足多类型隔膜的拉伸试验,同时还有单柱1400mm行程的机型可选,充分满足定制化需求的同时兼顾经济性。LLOYD材料力学试验机(Lloyd材料试验机)LLOYD(劳埃德)测试系统源自英国,是美国AMETEK(阿美特克)集团旗下产品。LLOYD材料试验系统专注于轻工检测,以读数级精度,高达8000Hz的单通道数据采样率,最高2032mm/min的测试速度广泛应用于世界500强企业中。LLOYD材料测试系统可准确、便捷的完成材料拉伸,压缩,弯曲,穿刺,剥离,撕裂,摩擦,蠕变,松弛,低频疲劳等多种测试项目。丰富的治具方案可在保证数据准确性的同时为用户提供极大的操作便利性。同时,作为测控系统的核心,专业的Nexygen Plus 操作软件广受广大用户的认可。软件自带庞大的国际标准库,除了ASTM, DIN, EN, ISO, JIS等国际标准,用户也可便捷的自建标准文件。
  • 客户成果 | 上海交通大学王俊教授:预制孪晶同时提高高熵合金强度和塑性!
    本文转自《材料学网》高熵合金是近年来发展起来的一种新型金属材料,由于其优异的性能引发了人们的关注。特别是,面心立方结构CoCrFeNi/CoCrFeNiMn HEAs具有优异的力学性能。然而,较低的屈服强度限制了其潜在的应用,通过阻碍位错运动(如细化晶粒或引入纳米析出相)来强化HEAs通常会牺牲其延性。因此,强度-塑性之间的trade-off关系不能仅通过位错主导的变形机制来克服。近年来,多种变形机制协同效应被证明其可有效解决这一问题。据报道,CoCrFeNiMn HEAs在低温(77 K)下由于塑性初始阶段存在平面位错滑移以及高应变下的纳米级变形孪晶等多种变形机制,使其强度和塑性同时提高。近日,上海交通大学王俊教授团队提出了一个有效策略,通过低温变形和退火来预制高密度孪晶以增加CoCrFeNi HEA的流变应力。在拉伸试验中,位错和孪晶的交互作用所产生的高流变应力激活了多种变形机制,实现了强度和延性的同时提高,这为设计高性能高熵合金提供了新的途径。相关成果以“Multiple deformation mechanisms induced by pre-twinning in CoCrFeNi high entropy alloy”为题发表在材料领域权威期刊Scripta Materialia上。(https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114266)该工作提供了一种通过激活多种变形机制同时提高CoCrFeNi HEAs强度和延性的新方法,即引入高密度孪晶。孪晶使流变应力超过临界孪晶应力,在室温拉伸变形过程中,即使只有5%的低应变,也会产生变形孪晶。此外,高流变应力激活了交滑移并形成微带。因此,CoCrFeNi HEA中位错滑移、微带和孪晶的多重变形机制有助于提高其强度、塑性和加工硬化能力,导致YS、UTS和εu分别提高到728 MPa、1015 MPa和23.2%。。图1. FeCoCrNi引入孪晶之后的微观结构(PTH)图2. 引入孪晶(PTH)和未引入孪晶(NTH)样品的拉伸曲线和加工硬化曲线图3. PTH样品在不同变形阶段的TEM图像,出现大量的变形孪晶。图4. PTH和NTH试样随应变增加的显微组织演化示意图。
  • 玻璃纤维机织物拉伸断裂强力和断裂伸长的测定
    摘 要:本文介绍使用鲲鹏BOYI 2025电子万能材料试验机,配合1kN气动拉伸夹具,根据《GB/T 7689.5-2013增强材料 机织物试验方法 第5部分:玻璃纤维拉伸断裂强力和断裂伸长的测定》,进行了玻璃纤维机织物拉伸试验的实例,试验结果表明,使用鲲鹏BOYI 2025电子万能材料试验机能够完全对应玻璃纤维机织物拉伸断裂强力和断裂伸长的试验。 关键词:鲲鹏BOYI 2025电子万能材料试验机 玻璃纤维 拉伸试验玻璃纤维布(Glass Fiber) 是一种性能优异的无机非金属材料,种类繁多,优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好,机械强度高,但缺点是性脆,耐磨性较差。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料,电绝缘材料和绝热保温材料,绝缘层压板以及印刷电路等各个领域。玻璃纤维布的特性由纤维性能、经纬密度、纱线结构和织纹所决定。经纬密度又由纱结构和织纹决定。经纬密度加上纱结构,就决定了玻璃纤维布的物理性质。本应用介绍了使用电子万能材料试验机进行玻璃纤维机织物拉伸断裂强力和断裂伸长试验。鲲鹏电子万能材料试验机配备的气动拉伸夹具,有以下几个特点:首先,夹面采用专用高分子夹面,平整度好,可以避免夹伤试样,避免拉伸过程中出现夹持部位断裂的情况;其次,气动控制可以提供适当且恒定的夹持力,避免拉伸过程中出现滑移的情况;另外,夹具设有对中标识,可以辅助夹持试样,保证夹持后试样的垂直度,避免拉伸过程中出现左右两边受力不均匀的情况。 除夹具外,试验机主机的高精度以及超过1000HZ的采集频率,可以完整的拉伸过程中的所有特征数据,准确识别试样拉伸断裂点,确保给用户提供准确可靠的试验数据,配合智能化的测试软件可以同时提供单试样、多试样、双坐标等各种测试曲线,让不同的用户均可以拥有良好的交互体验,为企业的研发、质量以及产品控制保驾护航。本篇报告参照《GB/T 7689.5-2013增强材料 机织物试验方法 第5部分:玻璃纤维拉伸断裂强力和断裂伸长的测定》进行试验,标准要求如下: 1.样品要求:Ⅱ型试样、试样宽度25mm、有效长度100mm 2.夹持距离:100mm±1mm 3.拉伸速度:50mm/min±3mm/min 1. 实验部分 1.1仪器与夹具 BOYI 2025-001 电子万能试验机 1kN气动拉伸夹具 90°剥离夹具 Smartest软件 1.2分析条件 试验温度:室温23℃左右 载荷传感器:1kN(0.5级) 加载试验速率:50mm/min 图1 BOYI 2025-001 电子万能试验机 1.3样品及处理本次试验,选取6组国内主流的不同种类的玻璃纤维布,统一切割成GB Ⅱ型试样,宽度约为25mm的长条试样,每组样品分经向和纬向。 2.试验介绍使用BOYI 2025-001电子万能试验机进行试验,设定夹具间距为100mm,将样品分别夹持在上下夹具中,以50mm/min的速率进行试验。测量拉伸过程中的力值以及位移数据,拉伸试样至断裂,记录最终断裂强力及断裂伸长(GB要求精确至1mm),取拉伸过程中第一组纱断裂时的最大强力作为拉伸断裂强力,根据数据计算得出结果,并生成拉伸曲线。图2 测试系统图(主机、夹具) 3.结果与结论 3.1第一组玻璃纤维布试验结果 3.2第二组玻璃纤维布试验结果 3.3第三组玻璃纤维布试验结果 3.4第四组玻璃纤维布试验结果 3.5第五组玻璃纤维布试验结果 3.6第六组玻璃纤维布试验结果 从上上述数据以及断裂后试样状态可以看出,整个测试过程中,拉伸试样夹持良好,断裂部位均在试样中部,满足GB要求(断裂点距离夹口10mm以上),两个方向各5个试样结果平均值非常接近,曲线重合度再现性良好,无较低异常测试值,满足GB要求。从本次试验结果可以体现出鲲鹏BOYI 2025-001 电子万能试验机的高精度及高稳定性。4.结论 综上所述,鲲鹏BOYI 2025-001 电子万能试验机、1kN气动拉伸夹具,可以完全满足GB/T 7689.5-2013 增强材料 机织物试验方法 第5部分:玻璃纤维拉伸断裂强力和断裂伸长的测定》标准要求,高效高质完成试验。通过高精度高采样率的测试系统,可以获得玻璃纤维布各项力学数据,且稳定可靠,这对于玻璃纤维布以及绝缘电路板材、印刷电路板的技术发展非常重要,能够为企业的产品研发、品质管理,以及该行业的标准化、规范化提供数据支持与技术保障。
  • 燃料电池关键部件丨碳纸的拉伸、压缩、三点弯曲和剥离强度的全面测试
    质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,简称PEMFC)作为一种新兴的低温燃料电池,具有效率高、工作温度低、零排放等优点,是新型绿色能源的主要发展方向之一。燃料电池是将化学能转化为电能的在线发电装置,由于突破了传统内燃机的效率限制,成为未来汽车动力装置发展的重要方向。燃料电池单体内部最重要的部件就是膜电极(Membrane Electrode Assembly,简称MEA),是燃料电池乃至新能源汽车动力部分的关键组成部分。 碳纸 —气体扩散层(GDL)基材最理想材料PEMFC的核心部件是膜电极组件,由两个催化层(CL)、两个气体扩散层(GDL)和一个质子交换膜(PEM)组成。气体扩散层是膜电极中的关键部分,起到支撑催化层、收集电流、传导气体和排出反应产物水的作用。常用的气体扩散层(GDL)基材主要有:碳纸、碳布、炭黑纸、金属材料等,其中碳纸因具有高导电性、耐腐蚀性以及出色的尺寸稳定性,是GDL基材的最理想材料。质子交换膜燃料电池工作原理图 碳纸,又称为碳纤维纸,是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的专用材料,即气体扩散层,主要作用是传导电流,引导反应气体从石墨板导流到触媒层,并把反应水排除在触媒层之外,是燃料电池膜电机组(MEA)中不可或缺的材料。 强度性能是碳纸的重要指标之一,具有较好强度的碳纸可为质子交换膜燃料电池的安装和使用带来保障,同时稳定整个电极的结构,提高电池的寿命。 因此,对碳纸材料进行拉伸、压缩、三点弯曲和剥离强度测试,可以有效检验碳纸强度,在碳纸材料的开发与规模化生产中发挥极为重要的作用。 岛津方案目前,碳纸作为新能源领域的新材料,仍然处于大规模生产的初级阶段,不同国家不同的碳纸制造商,因为技术与工艺的差异,对碳纸产品的技术参数尚未达成统一。国内多数企业参考《GB/T 20042.7-2014 质子交换膜燃料电池 第7部分碳纸特性测试方法》的要求,结合各自工艺水平,对碳纸材料从拉伸、压缩、弯曲、剥离多个方面进行测试评估。 岛津电子万能试验机,选择合适的夹具,按标准要求设定好试验方法,能够很方便地获取测试数据与曲线,大大提高碳纸力学测试的效率。 1拉伸测试将碳纸裁切为120×10mm的长条形试样,此次试验用碳纸厚度为0.19mm。裁切边缘尽量保持光滑平整。将裁切好的碳纸拉伸试样夹在1KN气动双推夹具上完成测试。碳纸拉伸测试与夹具碳纸拉伸测试应力-应变曲线 表1. 测试结果从上图可知,试验机获取了客户所需的应力曲线,通过观察,6个试样的应力-应变曲线形态相似,从而判断碳纸拉伸性能比较均一。结合表中数据可知,最大应力分布在36~40MPa的区间内,拉伸强度的离散型也保持较好。 2压缩测试将碳纸裁成50×50mm的正方形,推荐选择带有调平功能的压盘夹具来完成超薄材料的压缩测试。碳纸压缩测试与可调平压盘碳纸压缩测试载荷-行程曲线 表2. 测试结果如上图可知,根据岛津AGS-X电子万能试验机获取的压缩测试载荷-行程曲线,观察3个试样的测试曲线形态相似,从表中数据可知,最大应力分布在0.008-0.009MPa的区间内,数值稳定,说明三个碳纸试样的抗压性相似。 3三点弯曲测试将碳纸裁切成120×20mm长方形试样,保证切口光滑平整。碳纸三点弯曲试验选择岛津1KN塑料三点弯曲夹具。视频观看请点击:https://mp.weixin.qq.com/s/TzDqFlZRp7Gjnsyxl7sZ9Q碳纸三点弯曲测试载荷-时间曲线 表3. 测试结果 从图表和三点弯曲载荷-时间曲线,以及抗弯强度差异不大,可判断3个试样的抗弯强度和断裂点载荷保持稳定,进而可判断本批次样品的抗压水平保持在一个水平。 4剥离测试将碳纸粘贴在不锈钢基板上,碳纸表面再贴上胶带。选用1KN气动拉伸夹具来完成拉伸测试。使用岛津试验机与夹具进行碳纸180°剥离试验 结语 使用岛津的AGS-X或AGX-V电子万能试验机,配合拉伸、压缩、三点弯曲、剥离各种不同的夹具与附件,符合现行标准或行业客户的自身测试要求,可以满足您对碳纸的各种力学测试与质量控制的需要,为碳纸规模化制造保驾护航。 撰稿人:王正宇 *本文内容非商业广告,仅供专业人士参考。
  • 燃料电池关键部件丨碳纸的拉伸、压缩、三点弯曲和剥离强度的全面测试
    质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,简称PEMFC)作为一种新兴的低温燃料电池,具有效率高、工作温度低、零排放等优点,是新型绿色能源的主要发展方向之一。燃料电池是将化学能转化为电能的在线发电装置,由于突破了传统内燃机的效率限制,成为未来汽车动力装置发展的重要方向。燃料电池单体内部最重要的部件就是膜电极(Membrane Electrode Assembly,简称MEA),是燃料电池乃至新能源汽车动力部分的关键组成部分。 碳纸 —气体扩散层(GDL)基材最理想材料PEMFC的核心部件是膜电极组件,由两个催化层(CL)、两个气体扩散层(GDL)和一个质子交换膜(PEM)组成。气体扩散层是膜电极中的关键部分,起到支撑催化层、收集电流、传导气体和排出反应产物水的作用。常用的气体扩散层(GDL)基材主要有:碳纸、碳布、炭黑纸、金属材料等,其中碳纸因具有高导电性、耐腐蚀性以及出色的尺寸稳定性,是GDL基材的最理想材料。 质子交换膜燃料电池工作原理图 碳纸,又称为碳纤维纸,是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的专用材料,即气体扩散层,主要作用是传导电流,引导反应气体从石墨板导流到触媒层,并把反应水排除在触媒层之外,是燃料电池膜电机组(MEA)中不可或缺的材料。 强度性能是碳纸的重要指标之一,具有较好强度的碳纸可为质子交换膜燃料电池的安装和使用带来保障,同时稳定整个电极的结构,提高电池的寿命。 因此,对碳纸材料进行拉伸、压缩、三点弯曲和剥离强度测试,可以有效检验碳纸强度,在碳纸材料的开发与规模化生产中发挥极为重要的作用。 岛津方案目前,碳纸作为新能源领域的新材料,仍然处于大规模生产的初级阶段,不同国家不同的碳纸制造商,因为技术与工艺的差异,对碳纸产品的技术参数尚未达成统一。国内多数企业参考《GB/T 20042.7-2014 质子交换膜燃料电池 第7部分碳纸特性测试方法》的要求,结合各自工艺水平,对碳纸材料从拉伸、压缩、弯曲、剥离多个方面进行测试评估。 岛津电子万能试验机,选择合适的夹具,按标准要求设定好试验方法,能够很方便地获取测试数据与曲线,大大提高碳纸力学测试的效率。 1拉伸测试将碳纸裁切为120×10mm的长条形试样,此次试验用碳纸厚度为0.19mm。裁切边缘尽量保持光滑平整。将裁切好的碳纸拉伸试样夹在1KN气动双推夹具上完成测试。碳纸拉伸测试与夹具碳纸拉伸测试应力-应变曲线 表1. 测试结果 从上图可知,试验机获取了客户所需的应力曲线,通过观察,6个试样的应力-应变曲线形态相似,从而判断碳纸拉伸性能比较均一。结合表中数据可知,最大应力分布在36~40MPa的区间内,拉伸强度的离散型也保持较好。 2压缩测试将碳纸裁成50×50mm的正方形,推荐选择带有调平功能的压盘夹具来完成超薄材料的压缩测试。碳纸压缩测试与可调平压盘 碳纸压缩测试载荷-行程曲线 表2. 测试结果如上图可知,根据岛津AGS-X电子万能试验机获取的压缩测试载荷-行程曲线,观察3个试样的测试曲线形态相似,从表中数据可知,最大应力分布在0.008-0.009MPa的区间内,数值稳定,说明三个碳纸试样的抗压性相似。 3三点弯曲测试将碳纸裁切成120×20mm长方形试样,保证切口光滑平整。碳纸三点弯曲试验选择岛津1KN塑料三点弯曲夹具。视频点击查看:https://mp.weixin.qq.com/s/9Aut652JEjR6-n6ay7Wo-Q 碳纸三点弯曲测试载荷-时间曲线 表3. 测试结果 从图表和三点弯曲载荷-时间曲线,以及抗弯强度差异不大,可判断3个试样的抗弯强度和断裂点载荷保持稳定,进而可判断本批次样品的抗压水平保持在一个水平。 4剥离测试将碳纸粘贴在不锈钢基板上,碳纸表面再贴上胶带。选用1KN气动拉伸夹具来完成拉伸测试。 使用岛津试验机与夹具进行碳纸180°剥离试验 结语使用岛津的AGS-X或AGX-V电子万能试验机,配合拉伸、压缩、三点弯曲、剥离各种不同的夹具与附件,符合现行标准或行业客户的自身测试要求,可以满足您对碳纸的各种力学测试与质量控制的需要,为碳纸规模化制造保驾护航。 撰稿人:王正宇 *本文内容非商业广告,仅供专业人士参考。
  • CNAS公布2012第一批能力验证计划目录
    各有关单位:  中国合格评定国家认可委员会(CNAS)2012年度第一批能力验证计划已制定完成,现予以公布,请各有关单位按照CNAS能力验证规则的要求参加。  有关本批能力验证计划的详细信息,请查阅附件1“CNAS 2012年度第一批能力验证计划目录”。从本通知发布之日起,欲参加本批次验证计划的实验室可以直接向相关计划的实施机构报名参加,不必把报名信息发送到CNAS。  附件1:CNAS 2012年度第一批能力验证计划目录”序号计划编号计划名称测试/测量项目可能涉及的测试/测量方法实施时间实施机构及联络信息预计费用备注1CNAS T0645塑料 简支梁冲击性能的测定简支梁无缺口冲击强度GB/T 1043.1-2008/ISO 179-1:2000《塑料 简支梁冲击性能的测定 第1部分:非仪器化冲击试验》报名截止日期:2012年04月30日,具体实施时间:2012.05-2012.12中国石化集团北京燕山石油化工有限公司树脂应用研究所树脂检测实验室联系人: 张友玲电话/传真:010-69334128/010-69342426通讯地址: 北京市房山区燕东路8号邮编:102500E-mail: zhangyl1121@126.com1000元 2CNAS T0646塑料拉伸性能的测定拉伸屈服应力、5%应变拉伸应力、拉伸屈服应变、拉伸弹性模量、GB/T1040.1-2006/ISO527-1:1993《塑料 拉伸性能的测定 第1部分 总则》;GB/T1040.2-2006/ISO527-2:1993 《塑料 拉伸性能的测定 第2部分 模塑和挤塑塑料的试验条件》。报名截止日期:2012年04月30日,具体实施时间:2012.05-2012.12轻工业塑料加工应用研究所国塑(北京)材料检测中心/国家塑料制品质量监督检验中心(北京)联系人:刘 晶电话/传真:010-68985416、68985380/010-68983573通讯地址:北京市海淀区阜成路11号邮编:100048E-mail: liujing983@126.com1000元 3CNAS T0647皮革中禁用偶氮染料的测定禁用偶氮染料GB/T 19942-2005《皮革和毛皮 化学试验 禁用偶氮染料的测定》等。报名截止日期:2012年05月31日,具体实施时间:2012.07-2012.12国家鞋类检测中心联系人:毛树禄电话/传真:0595-28080233/0595-28080230通讯地址:福建晋江青阳泉安公路中段检验检疫大楼邮编:362200E-mail: horsemsl@163.com800元 4CNAS T0648鞋底耐磨性能试验鞋底耐磨性能试验GB/T 3903.2-2008《鞋类 通用试验方法 耐磨性能》报名截止日期:2012年04月30日,具体实施时间:2012.05-2012.12中国皮革和制鞋工业研究院检测中心/国家鞋类质量监督检验中心(北京)联系人: 闫宏伟电话/传真:010-64337946/ 010-64362595通讯地址:北京市朝阳区将台西路18号邮编:100016E-mail: yanhongwei2008@126.com800元 5CNAS T0649钻石分级与宝石鉴定钻石分级(颜色分级、净度分级、切工分级)、宝石鉴定GB/T 16552-2010《珠宝玉石 名称》;GB/T 16553-2010 《珠宝玉石 鉴定》;GB/T 16554-2010 《钻石分级》。报名截止日期:2012年04月30日,具体实施时间:2012.05-2012.12国土资源部珠宝玉石首饰管理中心/国家珠宝玉石质量监督检验中心联系人:田晶电话/传真:010-58276147/ 58276147通讯地址:北京市东城区北三环东路36号环球贸易中心C座22层邮编:100013E-mail: ngtclab@ngtc.gov.cn1800元 6CNAS T0650汽油中烯烃、芳烃含量的测定烯烃、芳烃GB/T 11132-2008《液体石油产品烃类的测定 荧光指示剂吸附法》;NB/SH/T0741-2010《汽油中烃族组成的测定 多维气相色谱法》。报名截止日期:2012年04月30日,具体实施时间:2012.04-2012.11中国石油天然气集团公司哈尔滨石油产品质量监督检验中心实验室联系人: 杨丽华、肖建华电话/传真:0451-87002389、87002329/0451-87002389通讯地址:黑龙江省哈尔滨市南岗区千山路副8号邮编:150090E-mail: ylh-xs@petrochina.com.cn yanglihua970110@163.com1000元 7CNAS T0651内燃机油碱值的测定碱值SH/T 0251-1993(2004)《石油产品碱值测定法(高氯酸电位滴定法)》报名截止日期:2012年04月30日,具体实施时间:2012.05-2012.12中国石油兰州润滑油研究开发中心石油产品和润滑剂检测站联系人: 薛晋东电话/传真:0931-7935506/0931-7363055通讯地址: 甘肃省兰州市西固区玉门街369号邮编:730060E-mail: xuejindong_rhy@petrochina.com.cn1000元 8CNAS T0652化妆品中铅、砷、汞含量的测定铅、砷、汞《化妆品卫生规范》(2007版)报名截止日期:2012年06月18日,具体实施时间:2012.06-2012.09广东省疾病预防控制中心联系人:罗建波、陈文胜电话/传真:020-84194497/34066709通讯地址:广州市新港西路176号邮编:510300E-mail:zhikong@cdcp.org.cn能力验证邀请函下载地址:http//www.cdcp.org.cn质量管理(实验室资质)栏目1000元 9CNAS T0653化妆品中甲醇含量的测定甲醇《化妆品卫生规范》(2007版)报名截止日期:2012年07月22日,具体实施时间:2012.07-2012.10广东省疾病预防控制中心联系人:罗建波、陈文胜电话/传真:020-84194497/34066709通讯地址:广州市新港西路176号邮编:510300E-mail:zhikong@cdcp.org.cn能力验证邀请函下载地址:http//www.cdcp.org.cn质量管理(实验室资质)栏目650元 10CNAS T0654洗涤剂中总活性物的测定总活性物GB/T 13173-2008《表面活性剂 洗涤剂试验方法》报名截止日期:2012年06月30日,具体实施时间:2012.07-2012.10江苏省产品质量监督检验研究院/国家化妆品质量监督检验中心联系人: 杨洋电话/传真:13813807192/025-84470257通讯地址:南京市光华东街5号邮编:210007E-mail: guojiahzp@163.com750元 11CNAS T0655甲硝唑含量的测定(高效液相色谱法)高效液相色谱法测定药品中甲硝唑含量《中国药典》2010年版二部 甲硝唑片报名截止日期:2012年5月30日具体实施时间:2012.6-2012.10北京市药品检验所联系人:周荔、苏芳电话/传真:010-83228397通讯地址:北京市西城区新街口水车胡同13号邮编:100035Email:zb@bidc.org.cn800元 12CNAS T0656药品吸收系数的测定(紫外-可见分光光度法)药品吸收系数的测定(紫外-可见分光光度法)《中国药典》2010年版二部附录报名截止日期:2012年05月30日,具体实施时间:2012.06-2012.10上海市食品药品检验所联系人: 杨美成电话/传真:021-50798211/021-50790956通讯地址:上海市张衡路1500号邮编:201203E-mail: yangmeicheng@vip.sina.com800元 13CNAS T0657传染病血清学检测人类免疫缺陷病毒抗体筛查(anti-HIV)、乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)、丙型肝炎病毒抗体(anti-HCV)、梅毒抗体检测《全国艾滋病检测技术规范》(2009年修订版);GB 15974—1995 《梅毒诊断标准及处理原则》;WS 273-2007 《梅毒诊断标准》;WS 213-2008 《丙型病毒性肝炎诊断标准》;GB 15990-1995 《乙型病毒性肝炎的诊断标准及处理原则》;WS 299-2008 《乙型病毒性肝炎诊断标准》;《全国临床检验操作规程》(第3版)。报名截止日期:2012年04月27日,具体实施时间:2012.04-2012.10国家质量监督检验检疫总局北京国际旅行卫生保健中心联系人:张绍福电话/传真:010-58648776传真:010-64274240转610通讯地址:北京市东城区和平里北街20号邮编:100013E-mail: ciqpt@163.com1000元 14CNAS T0658槭木木材材种鉴定槭木木材材种鉴定GB/T 18513-2001《中国主要进口木材名称》报名截止日期:2012年04月30日,具体实施时间:2012.05-2012.10张家港出入境检验检疫局检验检疫综合技术中心/国家材种鉴定与木材检疫重点实验室联系人:朱君、周培电话:051256302770/13812871901传真:0512-56302766通讯地址:张家港市人民中路59号邮编:215600E-mail: wake1982up@hotmail.com500元 15CNAS T0659大豆粉中转基因成分定性检测转基因成分GB/T 19495.4-2004《转基因产品检测 核酸定性PCR 检测方法》;GB/T 19495.4-2004《转基因产品检测 核酸定量PCR 检测方法》;SN/T 1204-2003《植物及其加工产品中转基因成分实时荧光PCR定性检验方法》;SN/T 1195-2003《大豆中转基因成分的定性PCR检测方法》;NY/T 675-2003《转基因植物及其产品检测 大豆定性PCR方法》。报名截止日期:2012年06月30日,具体实施时间:2012.07-2012.10沈阳产品质量监督检验研究院联系人:丁婉婷 王冬妍电话/传真:024-25893230/024-25893230通讯地址:沈阳市铁西区滑翔路26号邮编:110022E-mail:syzjyptp@126.com800元 16CNAS T0660猪肉中氯霉素残留量测定氯霉素GB/T 20756-2006《可食动物肌肉、肝脏和水产品中氯霉素、甲砜霉素和氟苯尼考残留量的测定 液相色谱-串联质谱法》;GB/T 22338-2008《动物源性食品中氯霉素残留量的测定》;农业部781号公告-2-2006《动物源食品中氯霉素残留量的测定 高效液相色谱-串联质谱法》;农业部1025号公告-21-2008《动物源食品中氯霉素残留检测气相色谱法》等。报名截止日期:2012年04月01日,具体实施时间:2012.04-2012.07中国兽医药品监察所联系人:孙雷、毕言锋电话/传真:010-62103654/010-62103659通讯地址:北京市海淀区中关村南大街8号邮编:100081E-mail: sunlei@ivdc.gov.cn1000元 17CNAS T0661非金属材料的针焰试验针焰试验GB/T5169.5-2008《电工电子产品着火危险试验 第五部分 试验火焰 针焰试验方法 装置 确认试验方法和导则》报名截止日期:2012年05月31日,具体实施时间:2012.05-2012.12中国家用电器研究院联系人:李勍,宫赤霄电话/传真:010-63162443/010-83157989通讯地址:北京市宣武区下斜街29号邮编:100053E-mail: liq@cheari.com1500元 18CNAS T0662软铜导体无护套电缆—导体直流电阻检测导体直流电阻GB/T3048.4-2007《电线电缆电性能试验方法 第4部分:导体直流电阻试验》报名截止日期:2012年04月30日,具体实施时间:2012.05-2012.12上海电缆研究所检测中心/国家电线电缆质量监督检验中心联系人:朱永华/李娜电话/传真:021-65494605-2261、021-65494605-2008/021-65490171通讯地址:上海市军工路1000号邮编:200093E-mail: zyh@ticw.com.cn lina@ticw.com.cn1500元 19CNAS T0663辐射骚扰场强(1-6GHz)的测试辐射骚扰场强(1-6GHz)GB9254-2008《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》报名截止日期:2012年06月30日,具体实施时间:2012.07-2012.12中国计量科学研究院 电磁环境研究室联系人:杜洪钧电话/传真:010-64223237/010-64204738通讯地址:北京市北三环东路18号计量院18号楼418室邮编:100013E-mail: duhj@nim.ac.cn2000元 20CNAS T0664电子电气产品中限用物质检测——样品拆分电子电气产品中限用物质检测(RoHS)的样品拆分GB/T 26572-2011《电子电气产品中限用物质的限量要求》报名截止日期:2012年04月30日,具体实施时间:2012.04-2012.12广州威凯检测技术有限公司联系人:李凯欣、朱珈电话/传真:020-32293785、020-32058525/020-32293889-3678通讯地址:广州市萝岗区科学城开泰大道天泰一路3号邮编:510663E-mail: pt@cvc.org.cn;zhuj@cvc.org.cn1200元 21CNAS T0665电动工具的结构判定II类绝缘结构角向磨光机结构检查GB 3883.1-2005(2008)、IEC60745-1:2003(2006)《手持式电动工具的安全 第一部分 通用要求》报名截止日期:2012年05月31日,具体实施时间:2012.06-2012.08上海电气器具检验测试所联系人:陈建秋电话/传真:021-64314863/021-64339515通讯地址:上海市宝庆路10号邮编:200031E-mail: tiet@tiet.org1900元 22CNAS T0666防火墙的包过滤和安全审计功能测试包过滤、安全审计GB/T 20281-2006《信息安全技术 防火墙技术要求和测试评价方法》报名截止日期:2012年06月30日,具体实施时间:2012.07-2013.06公安部第三研究所安全防范与信息安全产品及系统检验实验室/公安部计算机信息系统安全产品质量监督检验中心联系人:赵婷电话/传真:021-64745197/021-64335838通讯地址:上海市岳阳路76号邮编:200031E-mail:sarah@mctc.gov.cn;pt@mctc.gov.cn1800元 23CNAS M0047标准电容器校准电容容量值JJG183-1992《标准电容器检定规程》报名截止日期:2012年05月30日,具体实施时间:2012.06-2013.03上海市计量测试技术研究院(华东国家计量测试中心/中国上海测试中心)联系人:冯建、李莉、卢春凤电话/传真:021-38839800-32113、021-38839800-32115/021-50798601通讯地址:上海浦东新区张衡路1500号邮编:201203E-mail:fengj@simt.com.cn; lil@simt.com.cn;zhuhs@simt.com.cn2000元 24CNAS M0048可燃气体检测报警器校准可燃气体检测报警器示值误差JJG 693− 2011《可燃气体检测报警器检定规程》报名截止日期:2012年04月30日,具体实施时间:2012.05-2012.12中国测试技术研究院联系人:刘庆、陈丽电话/传真:028-84404879、028-84404920/028-84404532通讯地址:四川省成都市成华区玉双路10号邮编:610021E-mail: lqwm659@163.com;l_nimtt@yahoo.cn1400元 25CNAS M0049直流电阻校准直流电阻JJG166-1993《直流电阻器检定规程》报名截止日期:2012年05月30日,具体实施时间:2012.06-2013.02北京东方计量测试研究所/中国航天科技集团公司五院五一四所联系人:赵治、顾世红、王慧电话/传真:010-68378026-1076/010-68378158通讯地址:北京市海淀区知春路82号邮编:100086E-mail: zhaozhi668@163.com2000元参加实验室的CMC应优于5×10-6(k=2)26CNAS M0050砝码校准砝码折算质量JJG99-2006《砝码检定规程》报名截止日期:2012年05月30日,具体实施时间:2012.06-2012.12北京航天计量测试技术研究所联系人:王小三电话/传真:010-68383661/010-68383627通讯地址:北京9200信箱24分箱邮编:100076E-mail: wangxiao_3@126.com1200元 27CNAS M0051标准电能表校准标准电能表基本误差JJG596-1999《电子式电能表检定规程》报名截止日期:2012年03月31日,具体实施时间:2012.04-2012.12国网计量中心电测计量站联系人:于海波、杨林、白静芬电话/传真:010-82813252、3251、3250/010- 62844450通讯地址:北京市海淀区清河小营东路15号中国电科院计量所邮编:100192E-mail: hbyu@epri.sgcc.com.cn2000元本次计划仅面向国家电网公司系统内北京、天津等11个省具有开展0.01级三相标准电能表校准能力的实验室参加。28CNAS M0052钢卷尺校准钢卷尺示值误差JJG4-1999《钢卷尺检定规程》报名截止日期:2012年05月30日,具体实施时间:2012.06-2013.11中国计量科学研究院联系人:康瑶、蒋远林、李连福电话/传真:010-64524929/010-64524929通讯地址:北京朝阳区北三环东路18号电磁楼102室邮编:100013E-mail: kangy@nim.ac.cn;jiangyl@nim.ac.cn1100元 29CNAS M0053标准直径(环规、塞规)校准直径尺寸JJG 343-1996《光滑极限量规检定规程》;JJG 894-1995 《环规检定规程》。报名截止日期:2012年04月30日,具体实施时间:2012.05-2012.12中国计量科学研究院联系人:黄杨、张恒电话/传真:010-645264915通讯地址:北京北三环东路18号中国计量科学研究院长度所邮编:100013E-mail: huangy@nim.ac.cn;zhangh@nim.ac.cn2000元已参加标准直径国家计量比对的实验室可不参加本次计划。30CNAS M0054相对湿度传感器校准相对湿度JJF1076-2001《湿度传感器校准规范》报名截止日期:2012年05月30日,具体实施时间:2012.05-2013.02中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所联系人: 吕国义、薛晓电话/传真:010-62457147、62457106/010-62457121、62459059通讯地址:北京海淀区温泉镇环山村中航304所邮编:100095E-mail: lgy2100@126.com;xuexiao304@sina.com2000元 31CNAS M0055同轴小功率标准校准校准因子KcGJB/J3598-99《小功率座检定规程》报名截止日期:2012年04月30日,具体实施时间:2012.05-2012.12中国航天科工集团第二研究院二0三所联系人:侯海娇电话/传真:010-68386289/010-88526535通讯地址: 北京142信箱408分箱邮编:100854E-mail: hou_haijiao@hotmail.com2200元参加实验室小功率标准的测量不确定度:≤5%(k=2)32CNAS M0056量块校准量块中心长度JJG 146-2011《量块检定规程》报名截止日期:2012年04月30日,具体实施时间:2012.10-2013.04中国测试技术研究院联系人:黄晓蓉、陈丽电话/传真:028-84404885、028-84404920/028-84404885通讯地址:四川省成都市成华区玉双路10号邮编:610021E-mail: huang4885@nimtt.com;Cl_nimtt@yahoo.cn1000元本次计划采用规程JJG146-2011,该规程已发布,将在2012年5月14日正式实施。  附件2:关于公布CNAS 2012年度第一批能力验证计划的通知.pdf  附件3:能力验证计划报名表.doc
  • 2022年分散体分析和物料测试国际会议
    2022分散体分析和物料测试国际会议International Conference for Dispersion Analysis & Materials Testing 2022举办者: LUM GmbH地址:Park Inn by Radisson Berlin Alexanderplatz Hotel, Alexanderplatz 7, Berlin, DE时间:2022年1月24-26日报名链接:请扫描下面的二维码注册相关信息2022年1月24日至26日,LUM GmbH将在德国柏林主办下一届分散体分析和物料测试国际会议。会议主办方将邀请全球LUM仪器用户向科学领域以及工业领域的专家分享LUMiReader PSA、LUMiReader X-Ray、LUMiFuge、LUMiSizer、LUMiSpoc、LUMiFrac(用于复合材料)和LumiFlector的使用经验和成果。 首批演讲嘉宾:HP Indigo Ltd., IsraelKIT (Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik), GermanyUniversity of Leeds, UKFriedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Germany会议主题包括: 1.颗粒与表面表征 纳米和微米颗粒的粒度分布/汉森分散性参数/汉森溶解度参数/颗粒密度分布/颗粒表面表征 2.实时加速稳定性 分散体的直接加速稳定性试验/乳液和悬浮液中的实时分离/分散体的比较和预测货架期(ISO/TR 13097)/化妆品的稳定性测试(ISO/TR 18811) 3.物料测试 拉伸试验/剪切试验/涂层表征/复合材料表征/机械强度 4.工业处理过程 工业过程中颗粒的分离/分散性和可过滤性的表征/剪切和压缩屈服应力/上下游加工 科学委员会主席:LUM GmbH D.Lerche博士教授 会议主办方邀请全球LUM仪器用户介绍在LUMiSizer、LUMiFuge、LUMiReader、LUMiReader X-Ray和LUMiFrac的科学研究和工业应用方面的经验和成果。请将您的英文摘要以MS word文件的形式通过电子邮件发送至event@lum-gmbh.de 请扫描下面的二维码下载摘要格式:提交摘要的截止日期将很快公布。欢迎大家踊跃报名参加。 所有摘要将发表在www.dispersion-letters.com 报告作者可免费参加此次会议。
  • 2022年分散体分析和物料测试国际会议
    2022分散体分析和物料测试国际会议International Conference for Dispersion Analysis & Materials Testing 2022举办者: LUM GmbH地址:Park Inn by Radisson Berlin Alexanderplatz Hotel, Alexanderplatz 7, Berlin, DE时间:2022年1月24-26日报名链接:请扫描下面的二维码注册相关信息2022年1月24日至26日,LUM GmbH将在德国柏林主办下一届分散体分析和物料测试国际会议。会议主办方将邀请全球LUM仪器用户向科学领域以及工业领域的专家分享LUMiReader PSA、LUMiReader X-Ray、LUMiFuge、LUMiSizer、LUMiSpoc、LUMiFrac(用于复合材料)和LumiFlector的使用经验和成果。 首批演讲嘉宾:HP Indigo Ltd., IsraelKIT (Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik), GermanyUniversity of Leeds, UKFriedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Germany会议主题包括: 1.颗粒与表面表征 纳米和微米颗粒的粒度分布/汉森分散性参数/汉森溶解度参数/颗粒密度分布/颗粒表面表征 2.实时加速稳定性 分散体的直接加速稳定性试验/乳液和悬浮液中的实时分离/分散体的比较和预测货架期(ISO/TR 13097)/化妆品的稳定性测试(ISO/TR 18811) 3.物料测试 拉伸试验/剪切试验/涂层表征/复合材料表征/机械强度 4.工业处理过程 工业过程中颗粒的分离/分散性和可过滤性的表征/剪切和压缩屈服应力/上下游加工 科学委员会主席:LUM GmbH D.Lerche博士教授 会议主办方邀请全球LUM仪器用户介绍在LUMiSizer、LUMiFuge、LUMiReader、LUMiReader X-Ray和LUMiFrac的科学研究和工业应用方面的经验和成果。请将您的英文摘要以MS word文件的形式通过电子邮件发送至event@lum-gmbh.de 请扫描下面的二维码下载摘要格式:提交摘要的截止日期将很快公布。欢迎大家踊跃报名参加。 所有摘要将发表在www.dispersion-letters.com 报告作者可免费参加此次会议。
  • 西南石油大学朱一林课题组《 INT J MECH SCI 》:一种具有可调力学性能的新型单斜拉胀超结
    具有负泊松比效应的拉胀结构是一类功能和结构一体化的力学超结构。由于反常规的负泊松比效应,拉胀超结构具有诸多独特的力学性能和广阔的工程应用前景。相较于缺失支柱胞元结构,手性拉胀结构(Chiral auxetics)可以在大应变下保持平滑的变形,并且对制造误差相对不敏感。缺失支柱胞元结构(missing rib auxetics)是一类典型的手性拉胀结构,可视为由传统手性拉胀结构的中心圆环替代为中心支架而成(图1)。 图1 传统手性及缺失支柱拉胀结构相较于传统手性拉胀结构,缺失支柱拉胀结构在大变形范围内具有更稳定的负泊松比响应,但由于中心支架缺乏有效支撑,其旋转效应无法得到充分发展从而拉胀性能较弱。为提高其结构刚度并获取可调范围更广的负泊松比,研究团队基于已有缺失支柱型结构发展了几种增强型结构,包括增强六手臂缺失支柱手性结构(Enhanced Hexa-missing rib)、增强三手臂缺失支柱反手性结构(Enhanced Anti-tri-missing rib)及增强四手臂缺失支柱反手性结构(Enhanced Anti-tetra-missing rib)。四手臂缺失支柱手性结构也是一种经典的缺失支柱胞元结构,并且由于对称性的缺失表现出独特的单斜性质(即:单轴拉伸/压缩时结构会产生耦合拉伸/压缩-剪切变形,如图2所示)。图2 传统四手臂手性拉胀结构(a)及四手臂缺失支柱手性拉胀结构(b)在单轴拉伸荷载下的变形图单斜特性对拉胀超结构力学性能的影响还鲜有报端。近期,西南石油大学朱一林副研究员团队发展了一种新型增强四手臂缺失支柱手性结构(Enhanced Tetra-missing rib,图3)。这种结构的单胞由两个”Z型”手臂及一个增强矩形框格组成,与团队之前发展的增强四手臂缺失支柱反手性结构(图1b)具有相同的基本单元(图3)。 图3 四手臂增强缺失支柱手性(a)及反手性(b)单胞结构为了确定可调的力学性能并为实际应用提供指导,研究团队基于卡氏定理推导了小变形下等效弹性常数的理论模型。由于单斜特性,推导等效弹性模量、泊松比和剪切模量时需要分别施加固定端部拉伸(fix-end uniaxial tension)荷载及固定拉伸的剪切(fix-tension shear)荷载。 图4 固定端部拉伸(a)及固定拉伸剪切(b)示意图通过调控结构的几何形状,即可获取大范围可调的力学性能(图5)。研究团队开展了系统的有限元计算(施加了周期性边界条件的单胞层面)。有限元计算结果与理论结果吻合度很高(图6),验证了理论推导的正确性。 图5 等效泊松比(a),弹性模量(b)及剪切模量(c)云图图6 理论及有限元分析等效弹性常数增强四手臂缺失支柱手性和反手性拉胀结构具有相同的基本单元,因此,研究团队对比了相同几何参数下两种结构的等效弹性模量和剪切模量(图7)。结果表明,单斜特性可显著增强结构的刚度,最高可达两个数量级。该研究成果为如何在不牺牲拉胀性能的同时提高拉胀结构的刚度提供了新的思路,具有重要的意义。 图7 增强四手臂缺失支柱手性及反手性胞元结构等效弹性模量及剪切模量对比此外,研究团队进一步通过结构层面的实验和有限元计算验证了理论公式的正确性。实验基体材料为HTL光敏树脂(弹性模量和屈服应力分别为0.6GPa和14MPa),试样利用微尺度3D打印机(nanoArch P150,摩方精密)制备,最薄处截面尺寸为0.15mm×1.0mm。结构层面的实验和有限元分析变形图吻合度很高(图8),并且弹性常数的理论结果与单胞层面的有限元分析结果、结构层面的有限元分析结果以及实验结果均吻合的很好(图9),进一步验证了理论公式的有效性。 图8 实验及有限元分析变形图 图9 理论、实验及有限元分析等效弹性常数该研究成果以“A novel monoclinic auxetic metamaterial with tunable mechanical properties”为题发表在国际权威期刊《International Journal of Mechanical Sciences》上。西南石油大学土木工程学院朱一林副研究员为第一及通讯作者;欧洲科学院院士、德国锡根大学结构力学系张传增教授为论文共同通讯作者;课题组硕士研究生江松辉、张祺,中国工程物理研究院总体工程研究所李建助理研究员,西南交通大学力学与工程学院于超教授为论文合作作者。该研究受到了国家自然科学基金、四川省科技厅国际合作项目、成都市科技局国际合作项目及国家留学基金的支持。
  • 126万!上海交通大学拉伸流变仪采购项目
    项目编号:0773-2241SHHW0182/02/校内编号:招设2022A00256项目名称:上海交通大学拉伸流变仪预算金额:126.0000000 万元(人民币)最高限价(如有):126.0000000 万元(人民币)采购需求:设备名称: 拉伸流变仪数量:1套简要技术参数:1.最小应力(取决于力传感器范围)≤ 15 Pa ;其余详见“第八章货物需求一览表及技术规格”。设备用途: 拉伸流变仪通过有效测定材料流变性能和数据,获取材料的流变参量,进行流变分析。通过一定的温度加热塑胶粒等材料,在一定的拉伸作用下,得出材料粘度与速率,应变与应力关系,分析材料应变硬化行为,得出特定分子的拉伸粘度依应变速率而变化的规律。指导材料的配方和应用开发。交货期:收到信用证后6个月内;交付地点:上海交通大学用户指定地点;合同履行期限:收到信用证后6个月内本项目( 不接受 )联合体投标。
  • 锐欧森发布多功能拉伸流变仪 VADER 1000新品
    多功能拉伸流变仪 VADER 1000单剪切和单轴延伸之间存在根本区别。 然而,在剪切中,材料的横截面积在流动的存在下是固定的,典型的是拉伸流动引起材料的横截面积随时间的变化。 因此,应变和应力的定义需要精确测量力和横截面积。 对于VADER 1000的工作原理,称为长丝拉伸流变学,应变和应力由下式给出:产品规格:仪器功能最小应力(取决于称重传感器范围)15Pa最大应力(取决于称重传感器范围)1×1010Pa最大Hencky应变力(计算)9最小应变率(假设理想的轴向变形计算。根据样品属性可能降低速率。)0.0001s-1最大应变率(考虑闭环控制。想获得更高的速率,请咨询。)5s-1建议最小的样品粘度(这是为了尽量减少表面张力的影响。根据施加的速率,可能的粘度较小。)1000Pa.s最小直径0.1mm最大直径10.0mm最小温度周围环境温度最大温度250℃气流(可选燃气加热器)5L/min最小轴向速度0.001mm/s最大轴向速度600mm/s温度控制温度传导箱可选温度传导箱 VADER 1000配有三区导气箱,可确保温度均匀性,稳定性和响应时间。 传导箱采用陶瓷绝缘,可以以避免过多的热量损失。专利待定烤箱安装在特殊的滑动系统上,可以在不降低温度的情况下快速更换样品。传导箱可以达到-250°C的环境温度。 VADER 1000具有可选的温度对流箱附件,可减少加热时间,确保整个烤箱腔内的温度均匀,并使用惰性气体防止样品在测试过程中降解。对流式温度箱配有安全开关,当导热炉处于向上位置时,它会自动关闭气流。 所有连接均为不锈钢,可使用各种气体。底部对流板允许插入气体进入样品室,防止氧化并确保温度均匀。创新点:ADER 1000配有三区导气箱,可确保温度均匀性,稳定性和响应时间。 传导箱采用陶瓷绝缘,可以以避免过多的热量损失。专利待定烤箱安装在特殊的滑动系统上,可以在不降低温度的情况下快速更换样品。传导箱可以达到-250° C的环境温度。多功能拉伸流变仪 VADER 1000
  • RheolabQC用于银浆黏度检测 | 支持光伏产业发展,助力"双碳"目标
    “十四五”规划纲要发布,风电光伏行业政策暖风频吹,工信部发布《光伏制造行业规范条件(2021年本)》,国家能源局制定了新能源发展目标,各省市分别发布“光伏产业规划”和“新能源产业发展规划“。受益于国家光伏产业政策扶持,国内光伏产业迅速崛起,光伏产能逐步增加,产业链逐步完善。01什么是光伏银浆?光伏银浆是一种以银粉为主要原料的基础性材料,由高纯度的银粉、玻璃氧化物、有机材料等所组成的机械混合物的粘稠状浆料,其中银粉起到决定性因素,占比约98%。银浆一般分为导电银浆、电阻银浆与电熔银浆,其中90%以上用于导电,故光伏银浆又称导电银浆。光伏银浆是光伏电池片生产制造必备的重要耗材,银浆的成本占比相对较高,其性能关系到光伏电池的光电性能,因此银浆的检测至关重要。02光伏银浆的黏度测量光伏银浆的黏度测量,在其生产加工、存储和运输、印刷、成膜及固化过程中,具有非常重要的意义和作用。生产阶段如果浆料的黏度过大,会导致搅拌困难,输送管道阻力增加,泵的负荷增大;如果黏度过低,会导致悬浮颗粒的沉降,不利于浆料的均匀性和稳定性。存储阶段银浆应具备一定的屈服应力,确保不出现沉淀现象,保证浆料的稳定性。印刷阶段浆料具有剪切变稀的特性,使其具有良好的印刷适应性,获得几何形状及厚度可控的湿膜图形。在流平成膜阶段,浆料黏度应迅速增大以获得设计的网版图形及厚度。膜层的各种不良表现如膜层宽化、边缘“圆齿化”、飞墨、毛刺、局部膨胀等都与浆料的黏度有关。 03银浆黏度测量分别采用安东帕的旋转流变仪RheolabQC与市场上常用的椎板黏度计对银浆的黏度进行测量。测量主机RheolabQC椎板黏度计转子CC10(同心圆筒CC)锥形转子(锥板CP)恒温装置C-LTD80/Q传统水浴表1 配套装置采用相同的标油,动力黏度典型值为30000mPa.s,分别采用RheolabQC和椎板黏度计配套系统,相同温度下,进行黏度测试,测试结果见表2。表2 标油测量结果为了验证两种配置测试结果重复性,取相同的银浆样品,同一温度,同一剪切速率,不同测量装置进行黏度测试,结果见表3。表3 银浆样品测试结果由测试结果可以看出:RheolabQC测试标油黏度值更接近标油典型值。相同温度,相同剪切速率下,椎板黏度计黏度波动比较大,RheolabQC测试动力黏度值重复性更好。银浆是一种高黏度多相悬浮分散体系,在剪切力作用下呈现出非常复杂的流动规律及结构形态的改变。椎板中心处的剪切间隙通常非常窄,银粉在银浆中占比70%~90%,粒子含量非常高,粒径分布广,剪切过程中容易出现壁滑移效应或者只有一部分样品受到剪切。RheolabQC同轴圆筒环形剪切间隙将被过量的样品厚层从上面覆盖,整体剪切,因此测试结果具有更好的重复再现性,对银浆的质量控制提供强有力的支持。RheolabQC支持外部计算机控制RheoCompass™ Light,更多测量参数等待您去尝试 黏度曲线及流动曲线 屈服应力 触变性(3ITT)测试
  • 新品上市|低密度聚乙烯拉伸流变性能新技术--VADER 1000
    摘要在单轴拉伸流动中测量了三种选定的商用低密度聚乙烯(LDPE)的非线性流变性能。使用三种不同的设备进行测量,包括拉伸粘度装置(EVF),自制长丝拉伸流变仪(DTU-FSR)和商用长丝拉伸流变仪(VADER-1000)。通过测试显示,EVF的测量结果受到最大Hencky应变4的限制,而两个长丝拉伸流变仪能够在达到稳态的更大Hencky应变值下探测非线性行为。利用长丝拉伸流变仪的能力,我们表明具有明显差异的线性粘弹性的低密度聚乙烯可以具有非常相似的稳定拉伸粘度。这表明有可能在一定的速率范围内独立控制剪切和拉伸流变。关键词拉伸流变;聚乙烯;聚合物熔体;非线性粘弹性正文多年来,控制聚合物流体的流变行为作为分子化学的一个性能,引起了学术界和工业界的极大兴趣。最成功和最多产的理论预测的流变行为的纠缠聚合物系统是De Gennes(1971)和Doi和Edwards(1986)提出的 "管模型"。然而,尽管三十年来人们一直在努力改进管模型,但即使对于最简单的情况,即单分散线性聚合物体系,缠结聚合物在拉伸流动中的非线性流变行为仍然没有得到充分理解(Huang等人,2013a;Huang等人,2013b)。低密度聚乙烯等工业聚合物是最复杂的缠结聚合物系统,它们不仅具有高度的多分散性,而且还含有不同的支化分子结构。预测低密度聚乙烯的流变行为,特别是拉伸流动中的非线性行为,是非常具有挑战性的。在明确定义的模型系统上,已经进行了探索延伸流中支化聚合物动力学的实验工作(Nielsen等人,2006;Van Ruymbeke等人,2010;Lentzakis等人,2013)以及商业聚合物系统,如低密度聚乙烯LDPEs。有几个小组观察到低密度聚乙烯LDPE的瞬时拉伸应力的最大值(Raible等人,1979;Meissner等人,1981;M¨unstedt和Laun,1981)。Rasmussen等人(2005年)首次报告了应力过冲后的稳定应力,并通过比较长丝拉伸流变仪和十字槽拉伸流变仪的测量结果(Hoyle等人,2013年)以及比较恒定拉伸速率和恒定应力(蠕变)实验(Alvarez等人,2013年)进行了实验验证。已经开发了几个模型(Hoyle等人,2013;Wagner等人,1979;Hawke等人,2015),试图了解应力过冲背后的物理学。然而,这些模型都不能实际用于预测工业中低密度聚乙烯LDPE的流变行为,因为这些模型包含许多与分子结构没有直接关系的拟合参数。最近,Read等人(2011)提出了一个预测方案,能够计算随机长链支化聚合物熔体的线性和非线性粘弹性,作为其形成的化学动力学的函数。这些预测似乎与剪切流和拉伸流中三个低密度聚乙烯的测量结果非常一致。然而,测得的拉伸数据受到最大Hencky应变约为3.5的限制,并且没有显示出稳定状态的迹象,而模拟结果则达到了更大的 Hencky应变值,并预测了每个应变速率的稳定应力。在更大的Hencky应变值下预测非线性行为的质量仍然是未知的。此外,在Read等人(2011)的模拟中,没有预测到应力过冲。在这项工作中,我们介绍了三种不同的商用低密度聚乙烯的拉伸测量。这三种低密度聚乙烯是根据Read等人(2011)的模型预测而专门设计的。预计它们具有不同的零剪切速率粘度,但在非线性拉伸流动的大变形中具有相似的应力-应变反应。测量是在三个不同的设备上进行的,包括两个长丝拉伸流变仪和一个拉伸粘度夹具。我们表明,长丝拉伸流变仪的测量结果可以达到5以上的大Hencky应变值,在那里达到非线性稳定状态。我们还表明,低密度聚乙烯LDPE样品在拉伸流动中的大Hencky应变值具有相似的非线性行为,包括相同的应力过冲幅度和过冲后的相同稳定应力,尽管Read模型预测没有应力过冲现象。这些结果表明,低密度聚乙烯LDPE熔体的非线性粘弹性可以通过选择性聚合方案来控制。实验材料陶氏化学公司提供了三种类型的商用低密度聚乙烯树脂,分别为PE-A、PE-B和PE-C。所有样品都是颗粒状的。表1总结了样品的特性,包括密度、熔体流动指数(I2)、重量-平均摩尔质量(Mw)、数量-平均摩尔质量(Mn)和熔体强度。重量-平均摩尔质量是由多角度激光散射法确定的,而数量-平均摩尔质量是由微分折射率确定的。摩尔质量值是若干次重复的平均数。熔体强度是用通用流变仪结合通用ALR-MBR 71.92挤出机测量的。测量是在150℃下进行的,产量为600g/h。模具的长度为30毫米,直径为2.5毫米。表1实验是在24mm/s2的加速度下进行的。纺丝线的长度被设定为100毫米。流变仪测试在膜生物反应器挤出机系统清扫30分钟后进行,并一直运行到纺丝线失效。通过力-拉速数据拟合出一个四参数交叉函数,根据拟合的破坏速度曲线确定破坏时的力。表中的数据是五次连续测量的平均数。力学谱三种低密度聚乙烯样品的线性粘弹性(LVE)特性是通过小振幅振荡剪切(SAOS)测量得到的。TA仪器公司的ARES-G2流变仪采用25毫米的板-板几何形状。图1所有样品的时间-温度偏移因子αT作为温度的函数,参考温度为Tr= 150℃测量是在氮气中,在130℃和190℃之间的不同温度下进行的。对于每个样品,使用时间-温度叠加(TTS)程序,在参考温度Tr= 150℃时,数据被移动到单个主曲线。所有样品的时间-温度偏移系数(αT)与单一的阿伦尼乌斯公式一致,其形式为其中活化能∆H = 65 kJ/mol。R是气体常数,T是以开尔文表示的温度。在图1中,偏移因子αT被绘制为温度的函数。拉伸应力测量拉伸应力测量使用三种不同的设备:TA仪器的延伸粘度夹具(EVF)、自制的长丝拉伸流变仪(DTU-FSR)(Bach等人,2003a)和Rheo Filament的商用长丝拉伸流变仪(VADER-1000)。将不同设备的结果进行相互比较。用于EVF测量的样品在150℃下压缩成型,在低压10bar下3分钟,在高压150bar下1分钟,然后用淬火冷却盒在150bar下淬火冷却到室温。在短时间内,当冷却盒插入时,样品会出现压力损失。在相对较低的温度下进行短时间的压缩成型是为了防止样品的任何潜在氧化或降解。样品模具为特氟隆涂层,尺寸为100×100 0.5mm。从约20mm长的铭牌上冲压出12.7mm-12.8mm宽的样品。最终样品的厚度约为0.6mm。在EVF测量中,样品被插入设备中,在150℃下180s的平衡时间后,样品以0.005s-1的应变速率被预拉伸15.44s,然后松弛80s,然后样品被拉伸。报告的Hencky应变是由圆柱体的旋转计算出来的。通常情况下,使用EVF的拉伸测量仅限于样品保持均匀的情况。EVF一次旋转所能达到的Hencky应变值通常低于4,与EVF相比,长丝拉伸仪器并不依赖于沿拉伸方向的均匀变形的假设。事实上,由于板材上的无滑移条件,变形在轴向上是不均匀的。这些设备只是探测了通常在中间细丝平面发现的最小直径平面内的变形和应力之间的关系。在这个平面外的剩余材料只需要固定在研究的薄片上,就像在固体力学测试中用狗骨形状来固定材料一样。长丝拉伸装置确实依赖于最小直径平面内的径向均匀变形的假设。Kolte等人(1997年)的模拟表明,在长丝中间平面几乎没有任何径向应力变化。用激光测微计来测量中丝薄片的直径。为了探索更高的应变,在DTU-FSR和VADER 1000流变仪都采用了在线控制方案,该方案首先由Bach等人(2003b)使用,后来由Mar´ın等人(2013)发表,用于在拉伸过程中控制长丝中平面的直径,以便在样品断裂前确保恒定的应变速率。根据样品的类型,DTU-FSR和VADER-1000都可以达到最大Hencky应变值7。在长丝拉伸流变仪上进行测量之前,样品被热压成半径为R0、长度为L0的圆柱形试样。长宽比定义为∆0= L0/R0。样品在150℃下压制,并在相同温度下退火10分钟,然后冷却至室温。在测量中,所有样品被加热到150℃,在180s的平衡时间后,样品在拉伸实验之前被预拉伸到Rp的半径。对于DTU-FSR,R0= 4.5mm,L0= 2.5mm,Rp在3到4.5mm之间,而对于VADER-1000,R0 = 3.0mm,L0= 1.5mm,Rp = 2.5mm。在拉伸测量过程中,力F(t)由称重传感器测量,中间灯丝平面的直径2R(t)由激光测微计测量。在拉伸流动开始的小变形时,由于变形场中的剪切分量,部分应力差来自于压力的径向变化。这种影响可以通过Rasmussen等人(2010)描述的校正因子来补偿。 对于大应变,校正消失,对称平面中应力的径向变化变得可以忽略不计(Kolte等人,1997)。对于本工作中的所有样本,当Hencky应变值大于2时,校正值小于4 %,Hencky应变和中丝平面上应力差的平均值计算如下其中mf是灯丝的重量,g是重力加速度。应变率定义为ϵ• =dϵ/dt,拉伸应力增长系数定义为η-+=〈σzz-σrr 〉/ϵ• 结果和讨论线性粘弹性图2(a)显示了所有样品在参考温度150℃下的储能模量G’和损耗模量G”与角频率ω的函数关系。(b)表示在150°C相应的复数粘度η*。图中的两个星号来自稳定剪切测量,在 150°C下剪切速率为0.005 s-1图2(a)显示了所有样品在参考温度150℃下的储能模量G’和损耗模量G”与角频率ω的函数关系。相应的复数粘度η*绘制在图2(b)中。图中实线是多模麦克斯韦(multimode Maxwell fitting)拟合的结果。Maxwell relaxation modulus多模麦克斯韦弛豫模量G(t)由下式给出 其中gi和τi列于表2。表中的零剪切速率粘度η0通过下式计算 在图2(b)中,很明显三个样品具有不同的零剪切速率粘度。然而,在图2(a)、(b)中,似乎PE-C的线性行为在较低频率下接近PE-A,在较高频率下与PE-B重叠。而且在ω 1 rad/s时,PE-C的G′和G″曲线几乎与PE-A平行,垂直位移因子约为0.6。表2 LDPE 在 150°C 熔体的线性粘弹性启动和稳定状态下的拉伸流变图3(a)显示了PE-A在150℃时的拉伸应力增长系数与时间的关系。图中比较了EVF、DTU-FSR和VADER-1000的测量值。图中的虚线是根据表2中列出的麦克斯韦弛豫谱计算的LVE包络线。EVF的测量值受到最大Hencky应变4的限制,在图3(b)中可以清楚地看到。其中测量的应力是作为Hencky应变的函数绘制的。两个长丝拉伸流变仪的测量值能够达到大于5的较大Hencky应变值,在该值下观察到稳定的应力。图3我们注意到EVF和长丝拉伸测量之间存在明显的偏差。我们认为EVF测量的应力太低,特别是在低应变率下,Hoyle等人(2013)也观察到这一点,他们将长丝拉伸测量值与Sentmanat拉伸流变仪测量值进行了比较。因此,对于图3(b)中的ϵ• =0.01 s-1,已经与ϵ• =0.5有偏差,而对于ϵ• =2.5 s-1,EVF测量与DTU-FSR测量一致,最高ϵ• 为3.5。请记住,在EVF中,只有横截面的初始面积是已知的;在拉伸过程中横截面面积的变化不是测量的,而是由一个假设均匀单轴拉伸速率不变的方程计算出来的。此外,在EVF测量中,样品宽度为12.8mm略微超过了Yu等人(2010)建议的12.7mm的上限,这导致在更大的Hencky应变值下的平面延伸而不是单轴延伸。相比之下在DTU-FSR和VADER-1000中,中间直径一直被测量,因此在拉伸过程中横截面的实际面积是已知的,由此计算出中间细丝平面中的真实Hencky应变。借助于在线控制方案,在整个测量过程中保证了单轴拉伸过程中恒定的Hencky应变率。来自DTU-FSR和VADER-1000的大Hencky应变值的数据由于力小而有些分散。此外,在拉伸速率超过0.4s-1时,使用DTU-FSR和VADER-1000进行的测量观察到了应力过冲的现象。由于仪器中采用的控制方案的限制,使用两个长丝拉伸流变仪进行测量的拉伸速率不超过2.5s-1。在长丝拉伸中,表面张力可能对测量的应力有影响,尤其是在长丝中间平面的半径非常小,大的亨基应变值的时候。在所有的测量中,最小的半径是R = 0.12mm。如果我们把低密度聚乙烯LDPE的表面张力γ = 0.03 J/m2,表面张力效应产生的最大应力是σsur =γ/R = 250Pa。在图3(b)中,很明显,对于所有达到Hencky应变大于4的测量,测量的应力高于104Pa。因此可以忽略表面张力效应。图4图4显示了PE-C在150℃时拉伸应力增长系数与时间的函数关系。DTU-FSR和VADER-1000的测量结果非常一致。在0.15和2.5s-1之间的中间拉伸速率下,EVF的测量值与DTUFSR一致。拉伸速率低于0.1s-1时,偏差越来越大。根据DTU-FSR和VADER-1000的测量,在拉伸速率快于0.4s-1时,再次观察到应力过冲。图5图5比较了DTU-FSR测量的拉伸流动中PE-A和PE-C的非线性行为。如图2所示,PE-A和PE-C具有不同的线性粘弹性,这也由图5(a)中不同的LVE包络表示。在拉伸流的启动过程中,PE-A和PE-C也有不同的非线性反应。从图5a中可以清楚地看出,在所有拉伸速率下,PE-C 比 PE-A 有更明显的应变硬化。然而,在图5(a)、(b)中,有趣的是,尽管PE-A和PE-C最初有不同的非线性行为,但是它们在更大的Hencky应变值下具有相同的反应,并且在每个应变速率达到相同的拉伸稳态粘度,如图6所示。图6还显示在快速应变率下,拉伸稳态粘度表现出幂律行为,粘度比例约为ε• -0.6,这与Rasmussen等人(2005)和Alvarez等人(2013)的观察结果一致。应该注意的是,如图5(b)所示,相同的非线性行为仅在Hencky应变值大于4时观察到,这一点无法通过EVF测量。图6图7(a)比较了PE-B与PE-C在150℃时的拉伸应力增长系数。在所提出的速率下,PE-B没有显示任何应力过冲。尽管PE-B和PE-C在线性和非线性流变学方面的表现不同,但在每种拉伸速率下,它们的相对应变硬化量似乎是相似的。在图7(b)中可以更清楚地看到这一点。图7(b)中比较了Trouton比率。Trouton 比值定义为Tr = η-+ /η0,其中η0是零剪切率粘度,其数值列于表2。可以看出,在每个拉伸速率下,PE-B达到与PE-C相同的最大Trouton比率,证实它们具有相同的相对应变硬化量。图7结论我们使用三种不同的设备测量了三种商用低密度聚乙烯样品的拉伸流变性能。这三种设备在拉伸流变的启动方面给出了一致的结果。然而,EVF的测量结果受到最大Hencky应变4的限制,而两个长丝拉伸流变仪达到了更大的Hencky应变值,在这里可以观察到应力过冲和稳态粘度。此外,EVF的测量仅在取决于应变速率的应变范围内跟随长丝拉伸测量。尽管三种低密度聚乙烯样品具有不同的线性粘弹性能,但已经表明,PE-A和PE-C在Hencky应变值大于4时具有非常相似的非线性rhelogical行为,而PE-B和PE-C具有相同的相对应变硬化量。上述结果表明,工业低密度聚乙烯的非线性流变性可以通过聚合来调整。特别是,有可能合成一种聚合物(PE-C),其具有比参考聚合物(PE-A)低得多的粘弹性模量,但仍具有与参考聚合物相同的拉伸粘度。
  • 赛默飞世尔科技发布流变计平台的新型拉伸流变系统
    赛默飞世尔科技大力拓展面向高端流变计平台的聚合物系列产品——新型拉伸流变系统现已面世  德国卡尔斯鲁厄(2008年7月22日)--服务科学,世界领先的赛默飞世尔科技公司发布了一款面向Thermo Scientific HAAKE MARS流变仪平台的新型附件-SER(Sentmanat 拉伸流变仪)系统。该系统可使普通的固态旋转流变仪扩展为具备拉伸熔融和半固态材料功能的强大拉伸流变仪。     SER系统适用于HAAKE MARS流变仪,由Martin Sentmanat博士开发,Xpansion Instruments公司独家生产。测量方法是把样品夹在两个对旋的卷筒之间。SER系统支持两种测量模式:可控拉伸速率模式和可控拉伸应力模式。除了单轴拉伸外,该系统还支持固态拉伸测试、剥离撕裂测试及摩擦测试。新型SER系统的操作温度范围在0°C到250°C。与HAAKE MARS控制测试炉(CTC)组合使用,可保证样品温度快速变化、均匀分布。SER平台能完全集成到Thermo Scientific粘度仪和流变仪的Thermo Scientific HAAKE RheoWin测试和评估软件中。  新近发布的RheoScope HT(高温型)模块能同时记录高温时被测样品微观结构中的各流变特性和变化。流变测量与光学分析相结合可直观地对微观结构进行更详尽地分析,因而能获得更多的样品机械特性相关信息,如聚合物熔融或结晶情况。  Thermo Scientific HAAKE RheoScope HT高温型模块的主要特点:   可完全集成到HAAKE MARS流变仪平台中   温度范围在-5 °C到300 °C   物镜、偏振镜和摄像头通过HAAKE RheoWin软件进行控制   在线显示数据、视频序列,及存储数据供日后分析   图像分析软件,可用于确定颗粒大小、分布情况并对其进行结构分析。  热固化在行业中的应用非常广泛,范围包括粉末涂料、胶粘剂、密封剂、焊接材料、油墨等等。近来,呈现出用支持UV的热固化来取代热固化的发展趋势,其目的是通过减少启动固化反应所需的能耗等方法来同步实现产品特性改善、生产力提高、生产成本降低的目标。为了开发及测量上述样品,已专为HAAKE MARS流变仪开发了一款全新的高温UV固化测量元件。此外,标准版UV元件和可定制的圆筒形测量单元(可自由配置光导、聚光镜、玻璃片等光学部件的距离)均已有售。  支持UV的热固化测量元件的主要特点:   全面集成的UV元件,适用于控制测试炉(CTC)   通过软件触发UV光源  赛默飞世尔科技通过全面的材料表征解决方案,可成功地向多个行业提供支持。上述解决方案可对塑料、食品、化妆品、药品及包覆以及各种流体、固体的粘度、弹性、加工性能及温度相关的机械变化等进行分析和测量。欲了解更多详情,请登录www.thermo.com/mc.  Thermo Scientific作为赛默飞世尔科技旗下子公司,是服务科学领域的世界领导者。  关于赛默飞世尔科技  赛默飞世尔科技(Thermo Fisher Scientific)(纽约证交所代码:TMO)是全球科学服务领域的领导者,致力于帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。公司年度营收达到100亿美元,拥有员工33,000多人,服务客户超过350,000家。这些客户包括:医药和生物技术公司、医院和临床诊断实验室、大学、科研院所和政府机构以及环境与工业过程控制装备制造商等。公司借助 Thermo Scientific 和 Fisher Scientific 这两大品牌,帮助客户解决从常规测试到复杂的研发项目中所面临的各种分析方面的挑战。Thermo Scientific像客户提供了一整套完整的高端分析仪器、实验室设备、软件、服务、耗材和试剂,以实现实验室工作流程综合解决方案。Fisher Scientific 为卫生保健、科学研究,安全和教育领域的客户提供完整的实验室装备、化学药品、供应品和服务的组合。赛默飞世尔科技将努力为客户提供最为便捷的采购方案,为科研的飞速发展不断地改进工艺技术,并提升客户价值,帮助股东提高收益,还为员工创造良好的发展空间。欲获取更多信息,请访问公司网站:www.thermo.com.cn
  • 海洋材料防腐检测利器弯曲预裂纹应力腐蚀试验机研发成功
    一种能够适应大尺寸试样、甚至是原型试样的高温弯曲应力腐蚀试验机成功交付用户,这台弯曲应力腐蚀试验机可以进行大尺寸试样甚至原型试样的弯曲试验,同时,设备配套悬臂梁弯曲夏比试样的弯曲应力试验,悬臂梁弯曲夏比试样的弯曲加载采用砝码加载形式。大尺寸弯曲应力腐蚀试验机采用电子加载形式。配置合适的溶液池即可进行弯曲应力腐蚀试验。受客户要求,百若仪器开发出大尺寸弯曲应力腐蚀试验机,不仅可以进行轴向慢应变应力腐蚀试验,也可进行弯曲腐蚀试验,同时,可以进行悬臂梁夏比试样悬挂弯曲试验。弯曲应力腐蚀试验机也可根据客户的要求进行弯曲应力腐蚀疲劳的试验。YYF-100弯曲加载预裂纹应力腐蚀试验机主要研究在海洋腐蚀环境下的应力敏感性材料特性。专用慢应变速率应力腐蚀试验机,适用环境为微高温常压盐溶液。该设备特点在于除轴向拉伸功能外,增设一套机构用于实现对悬臂试样的弯曲加载,以及一套专用单元用于对夏比试样进行悬挂弯曲试验。该产品完全满足客户要求,得到客户的好评。背景资料:金属材料在拉应力及特定的腐蚀介质的作用下,经过一定的时期,将会产生裂纹及断裂的现象称为应力腐蚀开裂,并且,这种开裂经常以不可预测的低应力脆断出现在材料服役现场,造成事故的发生及材料的损耗,因此,一些科研机构及材料专家一直在致力于研究应力腐蚀开裂的课题,目前,主要以GB/T 15970.7-1995 金属和合金的腐蚀 应力腐蚀试验,GB/T 17898-1999不锈钢在沸腾氯化镁溶液中应力腐蚀试验方法,YB/T 5362-2006 不锈钢在沸腾氯化镁溶液中应力腐蚀试验方法等试验方法进行试验,这些试验方法中的试样以小试样作为研究对象,而大尺寸的往往以有限元分析进行模拟。在实际工作中,材料往往以大尺寸的面貌出现在服役现场,这样,试验所得的数据可能会出现一定的偏差,这些偏差可能会受到腐蚀温度、介质浓度等因素的影响,也可能受到晶粒组织的影响,这样,采用大尺寸试样弯曲应力腐蚀试验的必要性就显得尤为重要。
  • 中科院力学所苏业旺团队提出提高可拉伸电子器件弹性延展性的新策略—过加载
    可拉伸电子器件在过去十多年中被广泛应用于健康监测、康复医疗、智能工业及航空航天等领域。无机可拉伸电子器件的关键技术创新在于通过力学结构设计实现弹性拉伸性,对任意复杂曲面实现共形贴附/包裹,并且能维持稳定的电学性能。例如,“岛-桥”结构是可拉伸电子器件中最常见的一种结构。其中,功能性元器件置于不可变形的“岛”上,互联导线形成“桥”并提供整体结构的弹性延展性。实现可拉伸电子器件弹性延展性的策略是至关重要的,并引起了大量的关注。 尽管先前有很多研究集中在可拉伸结构的设计上,但目前主要只有两种策略被用于实现或提高结构的弹性延展性(如图1所示):(1)预应变策略。波浪形条带是一种典型的例子,平面的条带被转印/粘接在预拉伸的弹性基底上,释放预应变后,由于压应力的存在使得条带产生面外屈曲变形,形成具有拉伸性的波浪形结构。此外,更加复杂的三维可拉伸微结构也可以通过二维平面前驱体粘接在预应变的基底上制备而成。(2)几何结构设计策略。各种具有弹性可拉伸的几何互联被设计出来,如:“之”字型、马蹄型、蛇型、分型、非屈曲蛇型、螺旋型以及剪纸结构等,这些几何结构在弹性延展性和各种应用场景中表现出不同的特点。有时这两种类型的策略也可以相互结合以增强结构的弹性延展性,如:预应变基底显著增加了蛇形互联结构的弹性延展性。 图1. 可拉伸结构在过去几十年的发展过程 近日,中国科学院力学研究所苏业旺团队创新性地提出第三种提高可拉伸电子器件弹性延展性的新策略——过加载策略(如图2)。互联结构转印、粘接在弹性聚合物基底上后,对整体结构进行过弹性极限拉伸,释放拉伸应变后,互联结构的弹性延展性可以提高到原来的两倍,这对可拉伸电子器件的性能至关重要。理论、有限元及实验结果均证明过加载策略对不同几何构型、不同厚度的互联结构是有效的(如图3、4、5)。其基本机理在于:过加载过程中弹塑性本构关系的演变使得互联结构关键部位的弹性范围扩大一倍。过加载策略易于操作,并可与其他两种策略相结合以提高结构弹性延展性。这对无机可拉伸电子器件的设计、制造及应用具有深远的意义。 图2. 过加载策略的操作过程以及各过程中蛇形互联结构的应变分布图3. 基于独立金属厚蛇形互联(MTSI)的过拉策略力学分析。(a)MTSI的本构关系:理想弹塑性;(b)MTSI的力学模型;(c)过加载操作过程示意图以及各过程中蛇形互联圆弧顶截面处应力分布。(d)MTSI的增强弹性延展性随第一次施加应变/过加载应变的变化,包括理论、有限元和实验结果图4. 基于独立MTSI的过加载策略的实验验证。(a)独立MTSI初始状态的图像以及拉伸150%时的正面和侧面视图;(b)狗骨头形铜片的单向拉伸应力-应变曲线;(c-k)在第一次施加拉伸、卸载和第二次施加拉伸过程中,力与施加应变的关系曲线,第一次施加应变分别为:30%、50%、60%、75%、90%、110%、120%、130%、150%图5. MTSI粘结在软基底上的力学分析。(a-c)粘接在软基底上的厚马蹄形、之字形、分形互联的增强弹性延展性与第一次施加应变/过加载应变的关系;(d)粘接在软基底上蛇形互联结构的弹性延展性随其厚的变化关系;(e-g)三种不同厚度蛇形互连增强弹性延展性与第一次施加应变/过加载应变关系的有限元分析结果该研究成果以“An Overstretch Strategy to Double the Designed Elastic Stretchability of Stretchable Electronics”为题发表于学术期刊《Advanced Materials》(DOI: 10.1002/adma.202300340)。论文的第一作者为中国科学院力学所博士生李居曜,通讯作者为中国科学院力学所苏业旺研究员,参加该工作的还有中国科学院力学所的武晓雷研究员。该工作得到了国家自然科学基金委、中国科学院从0到1原始创新计划、中国科学院交叉学科创新团队和国家WR计划青年项目的支持。 原文链接:An Overstretch Strategy to Double the Designed Elastic Stretchability of Stretchable Electronics (wiley.com)
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