نظام ملليمتر اختبار العاطفة مقياس لقياس الخواص الميكانيكية للاسفنج البحري سبيكوليس

Michael A. Monn; Jarod Ferreira; Jianzhe Yang; Haneesh Kesari

doi:10.3791/56571

Method Article

نظام ملليمتر اختبار العاطفة مقياس لقياس الخواص الميكانيكية للاسفنج البحري سبيكوليس

DOI:

10.3791/56571

⸱

October 11th, 2017

Michael A. Monn¹ , Jarod Ferreira¹ , Jianzhe Yang¹ , Haneesh Kesari¹

¹School of Engineering, Brown University

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نحن نقدم على بروتوكول لإجراء الاختبارات الانحناء ثلاث نقاط على ألياف مقياس الملليمتر الفرعية باستخدام جهاز اختبار المواصفات ميكانيكية. يمكن قياس القوات تتراوح من 20 µN ما يصل إلى 10 ن الجهاز ويمكن أن تستوعب ذلك مجموعة متنوعة من أحجام الألياف.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تحميل الكثير إذ تضع الهياكل البيولوجية (لبس) — مثل ريشة راتشيسيس وسبيكوليس – صغيرة (< 1 مم) لكن لا مجهرية. قياس سلوك لبس هذه العاطفة مهم لفهم أصول وظائفها الميكانيكية الرائعة.

يصف لنا وضع بروتوكول لأداء الاختبارات الانحناء ثلاث نقاط باستخدام جهاز اختبار المواصفات ميكانيكية التي يمكن قياس القوات تتراوح بين 10^-5 10¹ ن وتشريد تتراوح من 10^-7 إلى 10^-2 م. الميزة الرئيسية لهذا الجهاز اختبار الميكانيكية أن قدرات القوة والتشريد يمكن تعديلها بسهولة للبس مختلفة. مبدأ التشغيل للجهاز مماثلة لتلك التي مجهر القوة الذرية. إلا وهي تطبق القوة إلى لبس نقطة تحميل التي أرفقت بنهاية ناتئ. تقاس بجهاز استشعار ألياف بصرية تشرد التشرد نقطة التحميل وتحويلها إلى قوة صلابة ناتئ المقاسة باستخدام. ويمكن تعديل نطاق القوة للجهاز باستخدام كانتيليفيرس ستيفنيسيس مختلفة.

وأظهرت إمكانيات الجهاز عن طريق إجراء اختبارات الانحناء ثلاث نقاط على عناصر الهيكل العظمى من الأسفنج البحري أسبيرجيلوم يوبليكتيلا. عناصر الهيكل العظمى – المعروفة باسم سبيكوليس-هي ألياف السيليكا التي هي حوالي 50 ميكرومتر في القطر. يصف لنا إجراءات معايرة جهاز اختبار الميكانيكية، تصاعد في سبيكوليس على لاعبا الانحناء ثلاث نقاط مع فترة مم ≈1.3، واختبار أداء الانحناء. وتقاس القوة المطبقة على سبيكولي وعن انحراف في موقع القوة المطبقة.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد وضعت المهندسين بدراسة أبنية لحمل الهياكل البيولوجية (لبس)، مثل شركة شل والعظام، المواد المركبة الجديدة التي هي على حد سواء قوية وصعبة ¹. فقد ثبت أن الخواص الميكانيكية الرائعة للبس ونظرائهم المستوحاة من السيرة الذاتية متصلة بما أبنية داخلية معقدة ². ومع ذلك، العلاقات بين أبنية لبس والخصائص الميكانيكية ليست مفهومة تماما. قياس الاستجابة الميكانيكية لبس هو الخطوة الأولى نحو فهم كيف تعزز بنيتها خصائصه الميكانيكية.

ومع ذلك، من المهم أن نوع الاختبار المستخدمة لقياس الاستجابة الميكانيكية لبس ينسجم مع وظيفتها الميكانيكية. على سبيل المثال، حيث يجب دعم الريش الأحمال الأيرودينامية، الوظيفة الأساسية الفقري ريشة توفير صلابة العاطفة ³. ولذلك يفضل اختبار الانحناء لاختبار توتر أونياكسيال لقياس رده الميكانيكية. في الواقع، كثير من لبس – ينبع العشب مثل ريشة راتشيسيس ³، ⁴، وسبيكوليس^،من ⁵⁶^،^،من⁷⁸– تشوه في المقام الأول بالانحناء. هذا سبب هذه لبس مرهف –أيعلى طول أكبر بكثير من عرض أو عمق. ومع ذلك، إجراء الاختبارات الانحناء على لبس هذه يمثل تحديا للقوات والتشريد أنهم يمكن أن يصمد أمام فشل تتراوح من 10^-2 إلى 10² N و 10^-4 إلى 10^-3 م، على التوالي ³ ^, ⁴ ^, ⁵ ^, ⁷ ^, ⁸-ونتيجة لذلك، يجب أن يكون الجهاز المستخدم لإجراء هذه الاختبارات الميكانيكية قرارات القوة والتشريد من إيتش وان زيرو^-5 ن وم^-7 إيتش وان زيرو (أي، 0.1% من أقصى قوة measureable أجهزة الاستشعار والتشرد)، على التوالي.

المتاحة تجارياً، كبيرة الحجم، والميكانيكية وأنظمة الاختبار عادة لا يمكن قياس القوات والتشريد مع هذا القرار. بينما القوة الذرية المستندة إلى مجهر ⁹^،¹⁰ أو الكهروميكانيكية المستندة إلى نظم ¹¹ اختبار أجهزة القرار الملائم، القوة القصوى (كل منها التشرد) يمكن قياس أصغر من القوة القصوى (التشريد كل منها) التي يمكن أن تحمل لبس. ولذلك، إجراء اختبارات الانحناء على لبس هذه، والمهندسين والعلماء يجب أن تعتمد على المواصفات الميكانيكية اختبار الأجهزة ⁵^،⁷^،^،من¹²¹³. الميزة الرئيسية لهذه الأجهزة المواصفات أنها يمكن أن تستوعب نطاقات كبيرة من القوات والتشريد. ومع ذلك، بناء وتشغيل هذه الأجهزة لا توثيقاً جيدا في الأدب.

بروتوكول وصف لأداء الاختبارات الانحناء ثلاث نقاط باستخدام جهاز اختبار المواصفات ميكانيكية التي يمكن قياس القوات تتراوح بين 10^-5 10¹ ن وتشريد تتراوح من 10^-7 إلى 10^-2 م. وتقدم الرسوم التقنية، بما في ذلك جميع الأبعاد، من العناصر المكونة لجهاز اختبار الميكانيكية في "المواد التكميلية". الميزة الرئيسية لهذا الجهاز اختبار الميكانيكية أن النطاقات القوة والتشريد يمكن تعديلها بسهولة لتلائم لبس مختلفة. مبدأ التشغيل للجهاز مماثلة لتلك التي مجهر القوة الذرية ⁹. في هذا الجهاز، يتم وضع عينة عبر خندق قطع في لوحة فولاذ المقاوم للصدأ (انظر الشكل 1أ-ج). يتم قياس فترة الخندق من ميكروجرافس البصرية لتكون 1278 ± 3 ميكرومتر (يعني ± الانحراف المعياري؛ n = 10). دعم حواف الخندق العينة أثناء اختبار الانحناء (انظر الشكل 1 ود). هذه المرحلة العينة المرفقة إلى مرحلة ترجمة ثلاثة محاور ووضعه تحت آسفين ألومنيوم حيث يكون الاسفين تقع في منتصف الطريق عبر امتداد خندق (انظر الشكل 1ج). قبل الانتقال المرحلة figure-introduction-1 الاتجاه (انظر الشكل 1 ألف، و جيم)، هو دفع العينة إلى آسفين مما تسبب في العينة لثني.

نحن نشير إلى الاسفين كتلميح نقطة التحميل (LPT) والمكون من الجهاز الذي يحتوي على الاسفين كنقطة التحميل (ليرة لبنانية). يتم إرفاق ليرة لبنانية إلى نهاية ناتئ التشرد الذي يقاس بجهاز استشعار ألياف بصرية تشرد (فودس). فودس تنبعث الأشعة تحت الحمراء، مما ينعكس قبالة مرآة تقع على السطح العلوي لليرة لبنانية (انظر الشكل 1ب) وتلقى بألياف الضوئية في فودس. مم إيتش فايف قطعة مربعة من رقاقة السيليكون مصقول كمرآة ليرة لبنانية وهي ملحقة بليرة لبنانية استخدام الإيبوكسي. تدابير فودس التشريد بمقارنة كثافة الضوء المنبعثة والمنعكسة. صلابة ناتئ والتشرد وتستخدم لحساب القوة، figure-introduction-2 ، وذوي الخبرة من الاسفين بسبب تفاعله مع العينة. تشريد ناتئ يستخدم أيضا لحساب تشريد المقطع العرضي للعينة تحت الاسفين، figure-introduction-3 . وقد استخدمت مجسات القوة المستندة إلى ناتئ في عدد من الجزئي والكلى الحجم الميكانيكية اختبار الدراسات ¹⁰^،¹¹^،¹²^،^،من¹³¹⁴. تصميم المحددة المعروضة هنا مقتبسة من جهاز اختبار ميكانيكية المستخدمة لإجراء التجارب الاتصال لاصقة ¹⁴. وقد استخدمت أيضا تصميم مماثل في ¹⁵^،تريبوميتير الدقيقة متاحة تجارياً¹⁶.

figure-introduction-4
رقم 1: نظرة عامة على جهاز اختبار المواصفات الميكانيكية- (أ) بالحاسوب تقديم تصميم الجهاز. يتم تمييز عناصر المرحلة باللون الأخضر. يتم إبراز قوة الاستشعار فرعي (ناتئ، نقطة التحميل (ليرة لبنانية)) باللون الأحمر. (ب) تكبير العرض من (). يظهر باللون الأزرق على السطح العلوي لليرة لبنانية تحت فودس مرآة ليرة لبنانية وهو المسمى LPM. (ج) تنسيق نظام يستخدم لوصف الاقتراح بمرحلة الترجمة. عن طريق التسوية الالمرحلة ه في الخطوة 1، 9 من البروتوكول، و figure-introduction-5 يرصد الاتجاه ليتزامن مع ناقل العادي على سطح مرآة ليرة لبنانية. التخطيطي (د) تكوين الانحناء ثلاث نقاط يظهر التشوه في سبيكولي وتشرد يقاس figure-introduction-6 ، و figure-introduction-7 . الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

وأظهرت إمكانيات الجهاز عن طريق إجراء اختبارات الانحناء ثلاث نقاط على عناصر الهيكل العظمى من الأسفنج البحري. أسبيرجيلوم يوبليكتيلا^،من⁶⁷ هيكل عظمى هذا الأسفنج هو تجميع خيوط، يسمى سبيكوليس (انظر الشكل 2أ). سبيكوليس إيتش فايف زيرو ميكرومتر سميكة وهي تتألف أساسا من السليكا ⁶. على أساس بيوسيليكا سبيكوليس توجد في الأسفنج الذين ينتمون إلى الفئات ديموسبونجيا وهوموسكليرومورفا وهيكساكتينيليدا. الأسفنج، مثل هاء-أسبيرجيلوم، التي تنتمي إلى فئة Hexactinellida أيضا تعرف "الزجاج الأسفنج." بينما spicules الأسفنج الزجاج تتكون أساسا من السليكا، وقد ثبت أن السيليكا غالباً ما يحتوي على مصفوفة عضوية تتألف من أما الكولاجين ¹⁷^،¹⁸ أو كيتين ¹⁹^،²⁰ ^, ²¹-هذه المصفوفة العضوية دوراً هاما في السليكا بيومينيراليزيشن ¹⁸^،²⁰. وعلاوة على ذلك، في بعض سبيكوليس المصفوفة العضوية أيضا بمثابة قالب بيومينيراليزيشن من الكالسيوم ²². بالإضافة إلى توزع داخل السيليكا، يمكن أيضا أن تشكل مصفوفة العضوية طبقات متميزة بتقسيم السليكا سبيكولي إلى lamellae متحدة المركز، أسطواني ⁶^،²³. وقد ثبت أن هذا الهيكل رقائقي متحدة المركز، ويمكن أن تؤثر على spicules تشوه السلوك ⁶^،^،من⁷⁸^،²⁴^،²⁵^،²⁶. ونتيجة لذلك، الخصائص الميكانيكية spicules تتحدد بواسطة مزيج من الكيمياء بهم (أي.، التركيب الكيميائي لمركب البروتين السليكا) و الهندسة المعمارية على ²⁷. التركيب الكيميائي والهندسة المعمارية من الزجاج الأسفنج spicules لا تزال قيد التحقيق ²⁴^،^،من²⁸²⁹.

هي أكثر من سبيكوليس في أسبيرجيلوم هاء- عزز معا على شكل قفص الهيكل العظمى قاسية. ومع ذلك، هناك في قاعدة الهيكل العظمى خصل لفترة طويلة جداً (إيتش وان زيرو سم) سبيكوليس المعروف باسم سبيكوليس مرساة (انظر الشكل 2أ). ونحن تصف البروتوكول لإجراء الاختبارات الانحناء ثلاث نقاط على مقاطع صغيرة من spicules الارتساء.

في الخطوة 1 من البروتوكول، يرد وصف للإجراءات لتجميع ومحاذاة العناصر المكونة لجهاز اختبار الميكانيكية مبنية خصيصا. الخطوتين 2 و 4 من البروتوكول بتوفير إرشادات لتوليد البيانات المعايرة المستخدمة لحساب القوات وعمليات التشريد في اختبار الانحناء. يتم وصف الخطوات المتخذة لإعداد قسم من سبيكولي ويتصاعد إلى المباراة اختبار في الخطوة 3. ويرد الإجراء المتعلق بإجراء اختبار الانحناء على المقطع سبيكولي في الخطوة 5. وأخيراً، في قسم النتائج ممثلة معايرة البيانات التي تم الحصول عليها في الخطوات من 2 و 4 وتستخدم جنبا إلى جنب مع بيانات اختبار الانحناء التي تم الحصول عليها في الخطوة 5 لحساب figure-introduction-8 و figure-introduction-9 .

figure-introduction-10
الشكل 2: إجراءات تمزيقها وتفتيش سبيكوليس أسبيرجيلوم هاء-- (أ) الهيكل العظمى هاء-أسبيرجيلوم. ويرد خصل spicules مرساة قائما في قاعدة الهيكل العظمى. شريط مقياس. ~ 25 مم (ب) سبيكولي مذيع واحد يقام في مكان على شريحة مجهر استخدام فرشاة سابل 00000 # أحمر ومقطوع باستخدام شفرة حلاقة. شريط مقياس. ~ 12 مم (ج) وضع قسم من سبيكولي أسبيرجيلوم هاء- عبر الخندق على المسرح عينة. يتم تمييز حواف الخندق والخندق ريدج في البط البري والبرتقالي، على التوالي. يتم الضغط سبيكولي ضد ريدج خندق التأكد من أن على محور عمودي على حواف الخندق. (د) صورة مجهرية من سبيكولي يقوم بتمرير إجراء التفتيش هو موضح في الخطوة 3، 4 من البروتوكول، التي توضح هذه المقالة كيفية تحديد ما إذا كان مقطع سبيكولي معطوب ويجب أن يتم تجاهل. (ﻫ) صورة مجهرية من سبيكولي التي تحتوي على العديد من الشقوق وأجزاء كبيرة من طبقات السليكا التي سوف تفشل في إجراء التفتيش هو موضح في الخطوة 3، 4 من البروتوكول في عداد المفقودين. تغيير حجم أشرطة = 250 ميكرومتر (ج) و 100 ميكرومتر (د) و 100 ميكرومتر (ه). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1-الجمعية ومحاذاة

اختر ناتئ صلابة التي مناسبة للتجربة المقصود. إرفاق ليرة لبنانية ناتئ استخدام #4-40 مأخذ رأسه قبعة مسامير (شكس) (انظر الشكل 3 أ). رعاية لعدم بلاستيكالي تشوه الأسلحة ناتئ أثناء إرفاق ليرة لبنانية-

figure-protocol-1
رقم 3: إجراء تجميع في ناتئ قوة الاستشعار وقياس صلابة. النقطة (أ) التحميل (ليرة لبنانية) موصولة إلى ناتئ (ج)، مع تلميح نقطة التحميل (LPT) أشار إلى الأعلى. (ب) ناتئ وفرعي LP موصولة إلى اللوحة ناتئ، تتم الإشارة إليها كحزب المحافظين. ويرد الجيب راحة لصفيحة ناتئ تحت الذراعين ناتئ. (ج) لوحة ناتئ موصولة إلى الجزء السفلي الإطار حيث أن تواجه إلى جانب لوحة المبينة في (ب) figure-protocol-2 الاتجاه. تتم الإشارة إليها ميكرومتر فودس ك FM. (د) ربط الأسلاك ومعايرة الأوزان المستخدمة في الخطوة 2 من البروتوكول تظهر تتدلى من ثقب LPT. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

تطبيق بضع قطرات من 2-بروبانول بمسحه القطن حرة لينت ومسح سطح مرآة ليرة لبنانية. افحص مرآة الخدوش واستبدال النسخة المتطابقة إذا كان تالفاً.
إرفاق فضفاضة ناتئ إلى لوحة ناتئ استخدام شكس #6-32 على جانب اللوحة التي تحتوي على جيب راحة مع الإشارة LPT بعيداً عن اللوحة (انظر الشكل 3 ب). إدراج 1/8 " دبابيس المحاذاة عن طريق ناتئ ولوحة، وتضييق الخناق، ثم قم بإزالة الدبابيس المحاذاة.
فودس إلى أقصى حد ممكن عن طريق تحويل فودس ميكرومتر عقارب الساعة (انظر الشكل 3 ج). إرفاق لوحة ناتئ فضفاضة للإطار باستخدام شكس #6-32 مع الإشارة LPT في الاتجاه (انظر الشكل 1 ألف). إدراج 1/8 " دبابيس المحاذاة عن طريق لوحة الإطار وناتئ، وتضييق الخناق، ثم قم بإزالة الدبابيس المحاذاة (انظر الشكل 3 ج).
بدوره على القوة العرض وتعيين الجهد إلى 12.00 الخامس في وضع الجهد المستمر باستخدام إدارة مقبض الضبط. ثم قم بتشغيل إخراج الجهد وتؤكد أن التيار المسحوب المعروضة على الإمداد بالطاقة ' s LCD الشاشة ما يقرب من 60-70 ماجستير. الانتظار ساعة واحدة على الأقل لرسم الحالية للوصول إلى حالة مستقرة تقليل عدم اليقين في قياس الجهد الكهربي.
بفتح وتشغيل البرنامج Basic_Data (انظر ملفات تعليمات برمجية إضافية). دورة فودس ميكرومتر (انظر الشكل 3 جيم و الشكل 4 أ) اتجاه عقارب الساعة لتحريك مرآة فودس تجاه ليرة لبنانية حتى يصل الجهد الإخراج المعروضة في الرسم البياني واجهة المستخدم إلى قيمة الحد أقصى-
1. ضبط كسب فودس عن طريق تحويل المجموعة مسامير على جانب الإسكان فودس حيث أن الجهد الناتج هو 5.0 ف ميكرومتر فودس عقارب الساعة التراجع في فودس-
تشغيل إضاءة المجهر وضبط الموضع المجهر، والتركيز على استخدام مرحلتين الترجمة اليدوية بحيث يتركز LPT في مجال الرؤية. إيقاف البرنامج Basic_Data بالنقر ' وقف ' زر.
فتح البرنامج واجهة المستخدم التحكم بالسيارات. استخدم المنزلق مقاومة متغيرة في -تحكم المحور المحرك للانتقال المرحلة إلى سفر الحد الأقصى المسموح به في < img alt = "المعادلة 6" src = "/الملفات/ftp_ upload/56571/56571eq6.jpg "/> الاتجاه وتعيين موضع الصفحة الرئيسية بالنقر ' المنزل ' زر في واجهة المستخدم. المنزلق
1. استخدام الجهد على -تحكم المحور المحرك للانتقال المرحلة إلى سفر الحد الأقصى المسموح به في الاتجاه وتعيين موضع الصفحة الرئيسية. قم بإغلاق البرنامج واجهة المستخدم-
مقعد المسرح في لوحة المرحلة الأساسية (انظر الشكل 4 أ) حيث أن لوحة نصائح رؤساء ميكرومتر في التسوية الباقي في ديفوتس لوحة قاعدة المرحلة. ضع مستوى فقاعة في الجدول العزلة وضبط الضغط في كل من الجدول ' s الساقين بتشغيل الصمام تسليح مسامير الإبهام حيث يكون السطح مستوى. الانتقال مستوى فقاعة إلى الجزء العلوي من مرحلة التسوية لوحة
1. وضبط ميكرومتر حيث أن المستوى أيضا. ملاحظة مواقف ميكرومتر وإزالة المرحلة من مرحلة الصفيحة القاعدية. ملاحظة: يمكن إيقاف البروتوكول هنا.

figure-protocol-7
الرقم 4: جهاز اختبار الميكانيكية تجميعها في خطوات 1.9 و 3-7 البروتوكول. (أ) مرحلة العينة (SS)، متصل بمرحلة الترجمة (TS)، وهي تعادل استخدام ميكرومتر في مرحلة التسوية لوحة (SLP)، الذي يجلس على لوحة المرحلة الأساسية (SBP). الصفيحة القاعدية مرحلة مرفق الكهربية الضوئية من الجدول العزلة. ناتئ (ج)؛ لوحة ناتئ (CP)؛ والألياف البصرية التشرد الاستشعار (فودس) يؤلف قوة الاستشعار عن النظام. يتم إرفاق ناتئ النقطة (ب) التحميل (ليرة لبنانية) ووضع تلميح نقطة التحميل (LPT) على سبيكولي على المسرح عينة. أثناء اختبار الانحناء، يقاس تشريد ليرة لبنانية استخدام في فودس. ويسيطر المسافة الأولية بين فودس ومرآة ليرة لبنانية ميكرومتر فودس (FM) المبينة في (أ). (ج) صورة مجهرية من سبيكولي زرع عبر الخندق في المرحلة، وضعه تحت LPT. شريط المقياس = 250 ميكرومتر (ج). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

2-"قياس صلابة ناتئ"

تشغيل البرنامج Basic_Data وميكرومتر فودس اتجاه عقارب الساعة حتى الجهد الناتج هو ما يقرب من 4 ف إيقاف تشغيل البرنامج بواسطة النقر فوق ' وقف ' زر.
قياس الكتلة من الأسلاك هوك ومعايرة الأوزان استخدام رصيد التحليلي.
فتح البرنامج Cantilever_Calibration (انظر ملفات تعليمات برمجية إضافية)، وأدخل اسم الملف المطلوب للقوة كاليملف الإخراج بريشن في مربع نص في واجهة المستخدم-

Cantilever_Calibration

، وانقر فوق ' موافق ' عندما تتم مطالبتك بإدخال كتلة وزن المعايرة الأولى. انتظر الجهد الإخراج المعروضة في الرسم البياني واجهة المستخدم لوقف تتأرجح وانقر فوق الأخضر ' "استقر الجهد" ' زر لتأخذ قياس جهد.
ربط استخدام الملقط قطع الأسلاك من الثقب في LPT حتى تواجه مأزق بعيداً عن الهدف المجهر (انظر الشكل 3 د). استخدام الملاقط لرطبة اهتزاز ناتئ الناجمة عن إضافة هوك-
1. بإدخال كتلة هوك في غرام في مربع الحوار، ثم انقر فوق ' موافق '. كما هو الحال في الخطوة السابقة، انتظر الناتج الجهد لوقف تتأرجح قبل النقر ' "استقر الجهد" ' زر.
استخدام الملقط لشنق الوزن الأولى في السلك ربط وكرر عملية أخذ مقياس الجهد الكهربي كما هو موضح في الخطوة السابقة. كرر هذه الخطوة حتى جميع الأوزان المعايرة قد تم تعليقه أو الجهد الناتج هو أقل من 1.8 V. عند هذه النقطة، انقر فوق ' إلغاء ' في مربع الحوار لإنهاء البرنامج Cantilever_Calibration-
تشغيل ميكرومتر فودس عقارب الساعة التراجع في فودس. بعناية إزالة هوك والأوزان من LPT.
ملاحظة: ملف الإخراج معايرة القوة قائمة محدد بعلامة جدولة بقوة تطبيق الجماهير المعايرة ومتوسط قراءات الجهد الناتج فودس 100 والانحراف المعياري لهذه القراءات. الجزء نتائج الممثل وصفاً لكيفية معالجة هذا الملف البيانات لقياس صلابة ناتئ.

3. إعداد عينة

النتريل ارتداء قفازات عند التعامل مع أسبيرجيلوم هاء- الأسفنج الهياكل العظمية وتخزين الهياكل العظمية في حاويات مختومة عند أنها لا تعالج.
تنبيه: حيث spicules تتألف أساسا من السليكا، سبيكولي كسر شظايا حادة ويمكن أن تصبح جزءا لا يتجزأ من الجلد، مما يؤدي إلى تهيج.
استخدام زوج من ملاقط لفهم سبيكولي مرساة واحدة بنهاية القاصي وسحب لإزالته من هيكل عظمى (انظر الشكل 2 أ). ضع سبيكولي على شريحة مجهر نظيفة.
عقد في سبيكولي ضد الشريحة قرب نقطة الوسط على طول استخدام فرشاة سابل 00000 # أحمر. قطع ≈ الباب 4 مم من سبيكولي عن طريق دفع شفرة حلاقة ضد سبيكولي على جانبي الفرشاة عمودياً على الشريحة السطحية (انظر الشكل 2 ب). تجاهل المقاطع الكبيرة سبيكولي القاصي والدانية، والحفاظ ≈ الباب 4 مم.
تفقد المقطع سبيكولي 4 ملم باستخدام مجهر ضوء استقطاب في التكبير 10 x (انظر الشكل 2 ج-ه). تجاهل المقطع سبيكولي والعودة إلى الخطوة 3، 2 إذا كان يفتقد مناطق كبيرة من طبقات السليكا (انظر الشكل 2 ه). التعامل مع أقسام التفتيش سبيكولي حصرا استخدام فرشاة سابل #00000 حمراء لتجنب إدخال أي ضرر جديد على طبقات السليكا.
أي شظايا سبيكولي أو الجزيئات الأخرى من سطح مرحلة عينة مع فرشاة أو الهواء المضغوط. ثم تطبيق بضع قطرات من 2-بروبانول بمسحه القطن حرة لينت ومسح المرحلة عينة. تجنب الاتصال مع مناطق مرحلة مطلية بطلاء غير عاكس. ملاحظة: يتم استخدام الطلاء الحد من انعكاسات براق في الصور التي اتخذت خلال test. الانحناء
نقل المقطع سبيكولي إلى مرحلة عينة. ضع المقطع سبيكولي عبر الخندق مع فترة المطلوب لاختبار الانحناء ودفعها بلطف الاتجاه ضد ريدج الخندق. التأكد من سبيكولي عمودي على حواف الخندق (انظر الشكل 2 ج)-
مقعد المرحلة على مرحلة الصفيحة القاعدية حيث أن بقية نصائح مغزل ميكرومتر في ديفوتس لوحة قاعدة المرحلة. إذا لزم الأمر، ضبط في ميكرومتر في مرحلة التسوية لوحة للقيم سجلته في الخطوة 1، 9 من البروتوكول.

4. ملف الاستيفاء التشرد الجهد

فتح البرنامج Bending_Test (انظر ملفات تعليمات برمجية إضافية). تعيين ' خطوة حجم ' إلى 2 ميكرومتر، ' التشرد الحد الأقصى ' إلى 0.5 مم، ' توقف الجهد المنخفض ' إلى 1.5 V، و ' توقف الجهد العالي ' إلى 4.6 V استخدام مربعات النص يظهر في واجهة المستخدم. مربعات اسم
1. تحديد الدلائل الصورة والبيانات المطلوبة وملف الإخراج باستخدام النص في واجهة المستخدم. تعيين ' حفظ الصور ' في واجهة المستخدم بالتبديل إلى الموضع إلى الأسفل وانقر فوق الزر الأخضر مستطيلة الشكل أدناه العبارة ' "فرق الجهد" ' حيث أن ذلك يصبح مضيئة.
تشغيل البرنامج Bending_Test والانتظار لواجهات الكاميرا ووحدة تحكم المحرك لتهيئة-
إضاءة وضبط السطوع حتى لا يكون مرئياً LPT. دورة ميكرومتر فودس في اتجاه عقارب الساعة حتى الجهد الإخراج المعروضة في الرسم البياني واجهة المستخدم هو ~1.7 ف. المنزلق
1. استخدام الجهد على -تحكم المحور المحرك للانتقال المرحلة الاتجاه حتى سم ~ 1 أدناه LPT ومجموعة -موضع المحور الصفحة الرئيسية بالنقر فوق " منزل " زر.
استخدام المنزلقات مقاومة متغيرة على --و -محور وحدات تحكم المحرك الموقف LPT عبر مركز قطاع الصلب رقيقة تقع على المسرح عينة في الاتجاه من الخندق. استخدم المنزلق مقاومة متغيرة في -تحكم المحور المحرك للانتقال المرحلة الاتجاه حتى المرحلة هو داخل المجهر ' مجال الرؤية s-
استخدام مربع التمرير مقاومة متغيرة على -تحكم المحور المحرك للانتقال المرحلة الاتجاه بينما مشاهدة الرسم البياني الناتج الجهد في واجهة المستخدم. تحديد الموضع التقريبي فيها اتصالات LPT المرحلة ' السطح s التي تبحث عن تغيير في الجهد مع المزيد من الحركة المرحلة. سحب ميكرومتر المرحلة حوالي 10-
انقر فوق الزر المسمى " "تبدأ اختبار" ". عندما تتم مطالبتك، قم بإدخال قيم 0.003 الخامس ومم 0.001 بالنسبة ' اللمس حساسية ' و ' اللمس قبالة حجم الخطوة '، على التوالي. انتظر إلى إكمال الاختبار.
ملاحظة: بعد هذه النقطة، لا إزالة المرحلة من الصفيحة القاعدية المرحلة حتى اكتمال اختبار الانحناء لضمان قياسات دقيقة التشرد. ملف الإخراج الاستيفاء الجهد-التشرد قائمة محدد بعلامة جدولة متوسط قراءات الجهد الناتج فودس 100 والانحراف المعياري لهذه القراءات جنبا إلى جنب مع - المرحلة موضع المحور في كل مرحلة التشرد العلاوة. مقطع النتائج الممثل يصف كيفية استخدام ملف البيانات هذا لتحويل الفولتية الإخراج فودس المقاسة إلى تشريد ليرة لبنانية-

5. اختبار الانحناء

فتح وتشغيل Basic_Data البرنامج وتشغيل ميكرومتر فودس عقارب الساعة حتى الجهد الإخراج المعروضة في الرسم البياني واجهة المستخدم هو حوالي 3 ضد استخدام مربع التمرير مقياس الجهد الانزلاقي في < img alt = "المعادلة 7" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq7.jpg"/> -تحكم المحور المحرك لموقف LPT بين حواف الخندق أعلاه سبيكولي (انظر الشكل 4 ج)- المنزلق
1. استخدام الجهد على -تحكم المحور المحرك للانتقال المرحلة الاتجاه حتى LPT تحت السطح العلوي ريدج الخندق (انظر الشكل 5 ألف). وأخيراً، استخدام شريط التمرير مقياس الجهد الانزلاقي في -تحكم المحور المحرك لإحضار السطح الأمامي النتوء الخندق إلى التركيز حيث يكون العرض الكامل لليرة لبنانية بين الحواف خندق ريدج. إيقاف البرنامج Basic_Data بالنقر ' وقف ' زر.
فتح وتشغيل برنامج Center_LoadPoint (راجع ملف التعليمات البرمجية التكميلية). استخدام -محور تحكم السيارات لنقل المرحلة حتى LPT تقريبا على اتصال على حافة خندق الحق. انقر فوق " "العثور على حافة" " زر.
عند مطالبتك بذلك، استخدم -محور موتور تحكم نقل المرحلة حتى LPT تقريبا على اتصال مع الحافة اليسرى الخندق. انقر فوق " "العثور على حافة" " زر. انتظر البرنامج لتحديد موضع LPT منتصف الطريق عبر فترة خندق (انظر الشكل 5 ب)-
ملاحظة: بعد هذه النقطة من المهم عدم ضبط -تحكم موتور محور كهذا سيؤدي إلى اختلالها من LPT.
فتح البرنامج Bending_Test. تعيين حجم الخطوة 2 ميكرومتر، والتشرد كحد أقصى إلى 0.5 ملم، وتوقف الجهد المنخفض إلى 1.5 V وتوقف الجهد العالي إلى 4.5 V استخدام مربعات النص في واجهة المستخدم- مربعات اسم
1. تحديد الدلائل الصورة والبيانات المطلوبة وملف الإخراج باستخدام النص في واجهة المستخدم. تعيين ' حفظ الصور ' التبديل في واجهة المستخدم إلى الموضع، وانقر فوق الزر الأخضر مستطيلة الشكل أدناه عبارة ' "فرق الجهد" ' ذلك لأنها ليست مضاءة.
تشغيل البرنامج Bending_Test والانتظار لواجهات الكاميرا ووحدة تحكم المحرك لتهيئة-
نقل المرحلة الاتجاه باستخدام شريط التمرير مقياس الجهد الانزلاقي في وحدة تحكم المحرك حتى يصل سبيكولي داخل المجهر ' s مجال الرؤية. استخدم المنزلق مقاومة متغيرة في -محور موتور تحكم نقل المرحلة حتى سبيكولي قيد LPT.
1. ضبط المقابض تركيز المجهر حيث سبيكولي في التركيز في المستخدم واجهة (انظر الشكل 4 ج). تشغيل ميكرومتر فودس عقارب الساعة حتى الجهد الناتج هو ما يقرب من 1.8 ف.
استخدم المنزلق مقاومة متغيرة على وحدة تحكم المحرك محور ع لنقل المرحلة الاتجاه أثناء مشاهدة الرسم البياني الناتج الجهد في واجهة المستخدم. تحديد الموضع التقريبي الذي اتصالات LPT سبيكولي التي تبحث عن تغيير في الجهد مع المزيد من الحركة للمرحلة. تتراجع في مرحلة ما يقرب من 50 ميكرومتر.
انقر فوق " "تبدأ اختبار" " وانتظر حتى يتم إكمال اختبار الانحناء والمرحلة التي ترجع إلى -موضع المحور الرئيسية.
ملاحظة: المرحلة سينتقل تزايدات 2 ميكرومتر (على النحو المنصوص عليه في الخطوة 5، 4 من البروتوكول) الاتجاه، منحنية في سبيكولي (انظر الشكل 5 ج) حتى يتم الوفاء بواحدة من عدة شروط وقف. شروط وقف:) التوصل إلى تشريد المرحلة القصوى من 0.5 مم؛ ب فواصل سبيكولي) والبرنامج بالكشف عن انخفاض كبير في الجهد الناتج فودس؛ أو ج) بلوغ الحد الجهد العالي من 4.5 V. لإيقاف الشرط (أ)، ستتم مطالبة المستخدم إذا كانوا يرغبون في إنهاء الاختبار أو تجاوز القيمة السابقة. عندما ' تجاوز ' هو المحدد، المستخدم سوف يكون فرصة لزيادة الحد الأقصى مرحلة التشرد أو عكس اتجاه هذه الخطوة مرحلة التشرد بغية مواصلة جمع البيانات كما سبيكولي يتم إلغاء تحميل. كما يمكن تغيير اتجاه الزيادة مرحلة التشرد بالنقر " "عكس تحميل" " الزر عند أي نقطة أثناء الاختبار. ملف الإخراج اختبار الانحناء له نفس بنية الاستيفاء الجهد-التشرد ملف الإخراج التي تم إنشاؤها في الخطوة 4، 6 من البروتوكول. فقائمة محدد بعلامة جدولة متوسط قراءات الجهد الناتج فودس 100 والانحراف المعياري لهذه القراءات جنبا إلى جنب مع -موضع المحور المرحلة في كل مرحلة زيادة التشرد. مقطع النتائج الممثل يصف كيف يتم استخدام ملف البيانات هذا جنبا إلى جنب مع الملف الاستيفاء الجهد-التشرد لحساب ناتئ نزوح وتشريد المرحلة أثناء اختبار الانحناء. بعد ذلك، يتم استخدام صلابة ناتئ لحساب القوة تطبقها LPT على سبيكولي.
بعد اكتمال الاختبار، تتحول ميكرومتر فودس عقارب الساعة حتى يصل فودس مالا يقل عن 5 مم من النسخة المتطابقة LPT. ثم، بعناية إزالة المرحلة من الصفيحة القاعدية المرحلة.

figure-protocol-32
الرقم 5: الإجراء لمحاذاة LPT مع الخندق ' s منتصف فترة و أداء الانحناء test. LPT (A) يتم وضع أسفل السطح العلوي ريدج خندق في نهاية الخطوة 5، 1 من البروتوكول، ولكن ليس بعد وضعه في منتصف فترة. يتم الانتهاء من الإجراءات (ب) موقف LPT بعد توسيط الموضحة في الخطوات 5.2 و 5.3 من البروتوكول. (ج) صورة مجهرية من سبيكولي المتخذة أثناء اختبار الانحناء. تشريد المقطع العرضي سبيكولي تحت LPT، figure-protocol-33 ، يتم وضع علامة تخطيطياً. تغيير حجم أشرطة = 250 ميكرومتر (أ-ج). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

النواتج الأساسية لأي اختبار الميكانيكية هي حجم القوة المطبقة على العينة والتشريد في الموقع حيث يتم تطبيق القوة. وفي حالة اختبار الانحناء ثلاث نقاط، والهدف الحصول على حجم القوة تطبقها LPT، figure-results-1 ، والتشريد للمقطع العرضي للعينة تحت LPT في figure-results-2 الاتجاه، figure-results-3 . ولكن لجهاز اختبار الميكانيكية ا...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

عدة خطوات للبروتوكول تكتسي أهمية خاصة لضمان أن القوات وعمليات التشريد تقاس بدقة. في حين أن بعض هذه الخطوات الحاسمة عالمية لجميع الاختبارات الانحناء ثلاث نقاط، الآخرين فريدة من نوعها لهذا الجهاز اختبار الميكانيكية.

في الخطوة 1، 2 من البروتوكول هو تنظيف مرآة ليرة لبنانية وتفتيشها الخدوش، وفي الخطوة 1، 6 من البروتوكول هو مجموعة كسب فودس. من المهم لتحقيق كسب شخصي وانعكاس مرآة ليرة لبنانية أن تكون ثابتة الخطوات 2و 4و 5

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هذا العمل كان تدعمها "المؤسسة الوطنية للعلوم" [ميكانيكا المواد وبرنامج الهياكل، منح رقم 1562656؛ والجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين [جائزة المحقق الشاب هايثورنثويتي].

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
Name	Company	Catalog Number	Comments
TMC 36 "× 48" طاولة عزل مع 4 "CleanTop breadboard	TMC	63-563	طاولة العزل
الضابط اللولبي	المختلف Thorlabs	DAS110	للوحة تسوية المرحلة
1 "رأس ميكرومتر السفر مع 0.001" التخرج	Thorlabs	150-801ME	للوحة تسوية المرحلة
قوس الزاوية اليمنى لمراحل ترجمة سلسلة PT ، 1/4 "- 20 ثقب تركيب	Thorlabs	PT102	لتركيب المجهر
1 "مرحلة الترجمة المتشابكة ، 1/4" -20 صنبور	Thorlabs	DT25	لتركيب المجهر
1 "مرحلة الترجمة مع برغي الضبط 1/4" -170 ، 1/4 "-20 صنبور	Thorlabs	PT1B	لتركيب المجهر
12 "طول ، سكة بصرية متشابكة	Edmund Optics	54-401	ل حامل المجهر
2.5 بوصة العرض ، الناقل المتشابك	Edmund Optics	54-404	لتركيب المجهر
0.5 بوصة العرض ، الناقل المتوافق	Edmund Optics	54-403	لتركيب المجهر
InfiniTube C-Clamp مع ¼ ؛ -20	Edmund Optics	57-788	معيار مكون المجهر
(بدون مرفق في الخط) ، InfiniTube	Edmund Optics	56-125	مكون المجهر
مرفق قياسي في الخط (محسن عند 2X-10X) ، InfiniTube	Edmund Optics	56-126	مكون المجهر
محول هدف Mitutoyo / Achrovid (M26 إلى M27)	Edmund Optics	53-787	مكون المجهر
5X Infinity Achrovid المجهر الموضوعي	Edmund Optics	55-790	مكون
المجهر0.316 "معرف ، محول الألياف البصرية SX-6	Edmund Optics	38-944	مكون المجهر
¼ ؛ "× 36" ، دليل ضوء الألياف البصرية المرنة	Edmund Optics	42-347	مكون المجهر
115V ، MI-150 إضاءة الألياف البصرية مع مرشح وحامل الأشعة تحت الحمراء	Edmund Optics	55-718	مكون المجهر
Allied Vision Manta G-223 2/3 "كاميرا CMOS ملونة	Edmund Optics	88-452	مكون المجهر
الطاقة لبصريات Manta / Guppy Pro / Stingray / Pike	Edmund Optics	68-586	مكون المجهر
1/4 "مرحلة ترجمة محور واحد	للسفر Thorlabs	MS1S	FODS ميكرومتر
انعكاس تناظري يعتمد على مستشعر إزاحة الألياف البصرية	Philtec	D20	FODS
30V ، 3A DC مزود الطاقة	Agilent	U8001A	لDAQ و FODS
14 بت ، 48 كيلو ثانية / ثانية منخفضة التكلفة متعددة الوظائف DAQ	الوطنية الأدوات	USB-6009	DAQ ل FODS
ثلاثة محاور بآلية المرحلة	Thorlabs Thorlabs	Thorlabs T25 XYZ-E /	M مرحلة
الترجمة T-Cube DC وحدة تحكم محرك سيرفو	Thorlabs	TDC001	وحدة تحكم المحرك للمرحلة
T-Cube مزود	الطاقة Thorlabs	TPS001	مصدر الطاقة لوحدة التحكم في المحرك
National Instruments LabVIEW (2013 SP1)	الأدوات		المستخدمة لتشغيل البرامج
National Instruments LabVIEW برنامج اكتساب الرؤية (2016)	الأدوات		المستخدمة لتشغيل برنامج
Nikon Eclipse Ci-POL Main Body	MVI	MDA96000	مجهر ضوئي مستقطب
نيكون Pi أنبوب وسيط مع محلل منزلق	MVI	MDB45305	مجهر
ضوئي مستقطبنيكون Dia-Polarizer	MVI	MDN11920	مجهر ضوئي مستقطب
سلك الطاقة - 7'6 "	MVI	79035	مجهر ضوئي مستقطب
نيكون P-Amh المرحلة الميكانيكية	MVI	MDC45000	مجهر ضوئي مستقطب
نيكون Lwd Achromat مكثف	MVI	MBL16100	مجهر ضوئي مستقطب
نيكون LV-NBD5BD-CH دليل Quint Nosepiece ESD	MVI	MBP60125	مجهر ضوئي مستقطب
نيكون C-TF أنبوب ثلاثي العينيات F	MVI MBB93100		مجهر ضوئي مستقطب
نيكون CFI 10X العدسة FN 22 مم NC	MVI	MAK10110	مجهر ضوئي مستقطب
نيكون TU خطة الدقيق دينار بحريني 10x الهدف	MVI	MUE42100	مجهر ضوئي مستقطب
فينوس سلة زهرة الإسفنج	دينيس ماركة	N / A	هيكل عظمي إسفنجي
3.5X عقال الوجه المكبر	ماكماستر كار	1490T5	تستخدم لتقسيم شوكية
Ø ؛ 1 "رقاقة السيليكون ، النوع P / < ؛ 100>	تيد بيلا	16011	تستخدم لمرآة نقطة التحميل
قطنية منخفضة الوبر مدبب	ماكماستر كار	71035T31	تستخدم لتنظيف مرآة LP
سكين دقيق قبضة مطاطية	ماكماستر كار	35575A68	تستخدم لتقطيع الشوائق
شرائح المجهر ، نهاية بلورية ، 75 × 25 × 1 مم	تيد	بيلا 260409	تستخدم لتقطيع الشوكات
فرش السمور ، # 00000 ، 0.08 مم عرض × 4.0 مم طول	تيد بيلا	11806	تستخدم للتعامل مع الشوكات
ملاقط بيلكو برو عالية الدقة ، أطراف دقيقة للغاية ، تشطيب فائق	تيد بيلا	5367-5 نانومتر	تستخدم للتعامل مع الشوكات
مقياس خطي ثنائي المحور ميكرومتر	إدموند بصريات	58-608	تستخدم لمعايرة المجاهر
حاويات بلاستيكية	FLEX-A-TOP FT-38 CAS	FT-38-CAS	تستخدم لتخزين الشوكات قارورة
بلاستيكية مستوى Bullseye	McMaster Carr	2147A11	تستخدم لتسوية المرحلة
الميزان التحليلي	Mettler Toledo	MS105DU	تستخدم لمعايرة أوزان الكتلة

مزود الوطنية الوطنية مسحة مسحة ESD

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wegst, U. G., Bai, H., Saiz, E., Tomsia, A. P., Ritchie, R. O. Bioinspired structural materials. Nat. Mater. 14 (1), 23-36 (2015).
Meyers, M. A., McKittrick, J., Chen, P. Y. Structural biological materials: critical mechanics-materials connections. Science. 339 (6121), 773-779 (2013).
Bodde, S. G., Meyers, M. A., McKittrick, J. Correlation of the mechanical and structural properties of cortical rachis keratin of rectrices of the Toco Toucan (Ramphastos toco). J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 4 (5), 723-732 (2011).
Gibson, L. J. The hierarchical structure and mechanics of plant materials. J. R. Soc. Interface. , (2012).
Monn, M. A., Kesari, H. A new structure-property connection in the skeletal elements of the marine sponge Tethya aurantia that guards against buckling instability. Sci. Rep. 7, (2017).
Monn, M. A., Weaver, J. C., Zhang, T., Aizenberg, J., Kesari, H. New functional insights into the internal architecture of the laminated anchor spicules of Euplectella aspergillum. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 112 (16), 4976-4981 (2015).
Monn, M. A., Kesari, H. Enhanced bending failure strain in biological glass fibers due to internal lamellar architecture. J. Mech. Behav. Biomed. Mater. , In Press (2017).
Levi, C., Barton, J. L., Guillemet, C., Bras, E., Lehuede, P. A remarkably strong natural glassy rod: the anchoring spicule of the Monorhaphis sponge. J. Mater. Sci. Letters. 8 (3), 337-339 (1989).
Kesari, H., Doll, J. C., Pruitt, B. L., Cai, W., Lew, A. J. Role of surface roughness in hysteresis during adhesive elastic contact. Philos. Mag. Lett. 90 (12), 891-902 (2010).
Croisier, F., et al. Mechanical testing of electrospun PCL fibers. Acta Biomater. 8 (1), 218-224 (2012).
Haque, M. A., Saif, M. T. A review of MEMS-based microscale and nanoscale tensile and bending testing. Exp. Mech. 43 (3), 248-255 (2003).
Gudlavalleti, S. Mechanical testing of solid materials at the micro-scale. , Doctoral dissertation, Massachusetts Institute of Technology (2002).
Tohmyoh, H., Ishihara, M., Akanda, M. S., Yamaki, S., Watanabe, T., Iwabuchi, T. Accurate determination of the structural elasticity of human hair by a small-scale bending test. J. Biomech. 44 (16), 2833-2837 (2011).
Waters, J. F. Contact mechanics of biologically-inspired interface geometries. , Doctoral dissertation, Brown University (2009).
Dai, Z., Gorb, S. N., Schwarz, U. Roughness-dependent friction force of the tarsal claw system in the beetle Pachnoda marginata (Coleoptera, Scarabaeidae). J. Exp. Biol. 205 (16), 2479-2488 (2002).
Tramacere, F., Kovalev, A., Kleinteich, T., Gorb, S. N., Mazzolai, B. Structure and mechanical properties of Octopus vulgaris suckers. J. R. Soc. Interface. 11 (91), (2014).
Ehrlich, H., et al. Nanostructural organization of naturally occurring composites: Part I. Silica-Collagen-based biocomposites. J. Nanomater. 53, (2008).
Ehrlich, H., et al. Mineralization of the meter-long biosilica structures of glass sponges is templated on hydroxylated collagen. Nat. Chem. 2, 1084-1088 (2010).
Ehrlich, H., et al. First evidence of the presence of chitin in skeletons of marine sponges. Part II. Glass sponges (Hexactinellida: Porifera). J. Exp. Zoo. 308 (4), 473-483 (2007).
Ehrlich, H. Chitin and collagen as universal and alternative templates in biomineralization. Int. Geol Rev. 52, 661-699 (2010).
Ehrlich, H., et al. Supercontinuum generation in naturally occurring glass sponge spicules. Adv. Opt. Mater. 4 (10), 1608-1613 (2016).
Ehrlich, H., et al. Calcite reinforced silica-silica joints in the biocomposite skeleton of deep-sea glass sponges. Adv. Funct. Mater. 21, 3473-3481 (2011).
Werner, P., Blumtritt, H., Zlotnikov, I., Graff, A., Dauphin, Y., Fratzl, P. Electron microscope analyses of the bio-silica basal spicule from the Monorhaphis chuni sponge. J. Struct. Biol. 191 (2), 165-174 (2015).
Kolednik, O., Predan, J., Fischer, F. D., Fratzl, P. Bioinspired Design Criteria for Damage-Resistant Materials with Periodically Varying Microstructure. Adv. Funct. Mater. 21 (19), 3634-3641 (2011).
Weaver, J. C., et al. Unifying design strategies in demosponge and hexactinellid skeletal systems. J. Adhes. 86 (1), 72-95 (2010).
Walter, S. L., Flinn, B. D., Mayer, G. Mechanisms of toughening of a natural rigid composite. Mater. Sci. Eng. C. 27 (3), 570-574 (2007).
Ehrlich, H. Silica biomineralization in Sponges. Encyclopedia of Geobiology. , Springer Verlag. 796-808 (2011).
Zlotnikov, I., Werner, P., Fratzl, P., Zolotoyabko, E. Eshelby Twist as a possible source of lattice rotation in a perfectly ordered protein/silica structure grown by a simple organism. Small. 11 (42), 5636-5641 (2015).
Zlotnikov, I., et al. A perfectly periodic three-dimensional protein/silica mesoporous structure produced by an organism. Adv. Mater. 26 (11), 1682-1687 (2014).
Gere, J. M., Timoshenko, S. P. Chapter 5: Stresses in Beams. Mechanics of materials. , 205-217 (1997).
Baratta, F. I., Matthews, W. T., Quinn, G. D. Errors associated with flexure testing of brittle materials. , Army Lab Command Watertown MA Material Technology Lab. No. MTL-TR-87-35 (1987).
Quinn, G. D., Sparenberg, B. T., Koshy, P., Ives, L. K., Jahanmir, S., Arola, D. D. Flexural strength of ceramic and glass rods. J. Test. Eval. 37 (3), 1-23 (2009).
Tattersall, H. G., Tappin, G. The work of fracture and its measurement in metals, ceramics and other materials. J. Mater. Sci. 1 (3), 296-301 (1966).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

نظام ملليمتر اختبار العاطفة مقياس لقياس الخواص الميكانيكية للاسفنج البحري سبيكوليس

In This Article

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Results

Discussion

Disclosures

Acknowledgements

Materials

References

Reprints and Permissions

Tags

Related Articles

Related Articles

A remarkably strong natural glassy rod: the anchoring spicule of the Monorhaphis sponge.

A review of MEMS-based microscale and nanoscale tensile and bending testing.

Chitin and collagen as universal and alternative templates in biomineralization.

Supercontinuum generation in naturally occurring glass sponge spicules.

Calcite reinforced silica-silica joints in the biocomposite skeleton of deep-sea glass sponges.

Bioinspired Design Criteria for Damage-Resistant Materials with Periodically Varying Microstructure.

Unifying design strategies in demosponge and hexactinellid skeletal systems.

Mechanisms of toughening of a natural rigid composite.

The work of fracture and its measurement in metals, ceramics and other materials.