执行显微镜安装的Y形切割测试

Y 形切割可测量软固体中的失效能量和关键表面创建链接刻度。将这种技术整合到显微镜中有助于揭示控制这些量的微观结构机制。与前轮加载的典型大种植裂缝相比，该协议使用板诱导拉伸定位来减少对内部失效过程进行成像所需的视野。

该方法可以深入了解软合成材料和生物软组织的失效。首先，将原来安装在载物台上的载玻片支架更换为定制的样品架，并将组件连接到显微镜上。通过松开角度调节指旋螺钉然后移动线性滑块来设置杯子的角度。

用量角器测量后设置角度并拧紧角度调整指旋螺钉。支腿和样品中平面θ之间的角度可以在 8 到 45 度之间调节。在设备后面设置两个垂直滑轮。

制备聚二甲基硅氧烷或PDMS的薄矩形样品，方法是从较大的片材上切割或使用正确尺寸的模具。尺寸可能会有所不同，但对于厚度为 3 毫米或更小的样品，建议从 1 1/2 厘米或更小的宽度开始。使用剃须刀片沿中心线纵向切割样品三厘米，以创建 Y 形样品。

此链接可能会有所不同，但支腿应足够长以容纳标签，但又足够短以留下未切割的样品进行测量。使用记号笔或墨水，将两个标记居中放置，并在样品的每个细腿和主体上放置大约一厘米，以测量三个样品腿中每个样品腿在负载下施加的拉伸。使用类似粘合剂的氰基丙烯酸酯胶水将3D打印或激光切割的标签连接到每条腿的末端。

测量并切割两根细鱼线。通过机构到外部滑轮组的内部布线需要大约 30 厘米的线。将 5 克重的称重板连接到通过外部皮带轮的线的末端，并将另一端绑在每条腿上的卡舌上。

使用样品架指旋螺钉夹紧样品的底座，并将每条腿的管线穿过滑轮系统的每一侧。当样品处于可忽略不计的重量时，通过将相机靠在角度调节机构的底部，从顶部拍摄样品的照片。确保相机平行于样品平面，以尽量减少偏角效应。

在钓鱼线两端靠近外部滑轮处添加所需的预载重量 75 克。如果需要，将此量增加到 150 克或减少到 50 克以更改这种材料和样品几何形状组合的撕裂贡献。使用三向微调台的 Z 分量将最低滑轮的钓鱼线与样品腿的 Z 平面对齐。

添加重量后，拍摄样品的第二张照片。将预期的叶片尖端大约放置在物镜视场附近。将剃须刀片放入相应的刀片夹中，并用固定螺钉将刀片固定到位。

将此夹紧式剃须刀片滑入连接到称重传感器的刀片夹支架中。如果需要更近的图像，请选择2.5倍显微镜物镜或高达20倍的物镜，并使用透射光设置，如果需要，增加样品后面的光线。刀片就位后，如有必要，使用垂直调节系统将显微镜聚焦在刀片的最近表面上，以使尖端达到物镜的适当工作距离。

仅使用三向微调台的X和Y方向，小心地将剃须刀片对准显微镜视场内。将显微镜聚焦在样品上，并通过平移显微镜X / Y载物台将裂纹尖端与剃须刀片对齐。这可确保样品的中平面与角度调整机构的中平面对齐。

打开用于称重传感器数据采集的代码，然后单击"开始记录"按钮开始记录称重传感器数据。使用显微镜载物台控制以恒定速度将样品平移向剃须刀片一厘米或更多。使用显微镜的成像界面同时收集图像。

当显微镜X/Y载物台停止时，单击停止记录按钮停止记录数据并自动保存载荷和时间响应的文本文件。此处显示了使用超锋利刀片的聚二甲基硅氧烷的力-时间曲线。曲线的弹性加载、切割起始、稳态切割和卸载区域在图形中标记。

该数据说明了高初始力，这是切割起始通常需要的，然后是恒定的力，表明稳态切割。切削力是该稳态状态下力的最大值。此处显示的红色圆圈对应于显微镜获得的特定图像。

添加了黄色圆圈以方便观察斑点图案运动，这些数字表示图像时间戳和秒数。根据所示方程，将测得的稳态切削力与腿角θ、样品厚度T、预紧力f和刀片半径的实验测试参数相结合，得出稳态切削能量。在这里，我们成功地复制了先前在文献中报道的这些条件下的切削能量。

通过将Y形切割整合到显微镜中，我们可以通过荧光探针，自发荧光和全场强度技术量化软固体和软组织失效的微观结构贡献。