2023년 1월 6일
이 연구에서는 접착 조인트 평가 테스트 중 균열 전파 및 기계적 거동을 모니터링하기 위해 기계 발광(ML) 시각화를 사용하는 방법을 설명하는 프로토콜을 제시합니다.
기계발광 감지 결과 에러를 활용하기 위해, 이 프로토콜은 기계발광 센서의 준비, 측정 환경의 종류, 및 반복성을 위해 채택되어야 하는 기록 조건을 보여준다. 이 방법의 장점은 원래 직접 정량화하기 어려웠던 균열 팁과 강도, 응력 분포 및 기계적 자극의 농도를 직접 시각화한다는 것입니다. 이 프로토콜은 접착제 평가 테스트 중 기계적 정보를 시각화하는 데 중점을 둡니다.
또한 구조 상태 모니터링, 설계 및 구조, 구조 재료 및 조인트의 기계적 자극에도 활용할 수 있습니다. ML 페인트를 분사하는 절차를 시연하는 것은 유미 노가미입니다. 그리고 DCB 및 랩 전단 테스트의 경우 스가와 와카나, 히라카와 치에코, 이세키 마이코, 사카모토 요코, 제 실험실의 기술 자료입니다.
시작하려면 에어 스프레이 또는 스프레이 캔으로 이중 캔틸레버 빔 또는 DCB의 전처리 된 표면에 기계 발광 페인트를 적용하여 테스트 시편을 준비하십시오. 다음으로, 특수 지그를 사용하여 기계 발광 페인트 스프레이 시편을 기계 시험기에 장착하여 기계 발광 측정을위한 실험 설정을합니다. 모니터링할 균열 팁의 위치를 향하는 각 시험편 표면 앞에 카메라를 놓습니다.
그런 다음 카메라 상태를 확인하여 기계적 테스트의 예상 측정 시간 동안 잔광을 기록할 수 있는지 확인합니다. DCB 테스트에서 기계 발광 관찰을 수행하려면 카메라의 녹화 속도를 초당 1-2프레임으로, 노출 시간을 0.5초 또는 1초로, 게인을 최대로 설정합니다. 다음으로, 기계발광 페인트가 분사된 DCB 시편에 모든 카메라 방향에서 청색 LED를 사용하여 여기용 470나노미터 청색광을 1분 동안 조사한다.
청색광 조사가 끝나기 5초 전에 카메라 녹화를 시작합니다. 잔광이 가라 앉을 수 있도록 표본을 1 분 동안 어둠 속에 두십시오. 그런 다음 분당 1mm의 하중 속도를 갖는 기계 시험기를 사용하여 기계적 하중을 가하여 기계 발광 이미지를 얻습니다.
기계발광 페인트 스프레이 시편에서 균열 전파 시 기계발광점으로부터 결정되는 균열 팁 위치에 대한 정보를 이용하여 균열 길이를 계산하여 수학식을 이용하여 평방 미터당 킬로줄로 표현되는 파괴 인성 G1C를 구한다. 랩 전단 테스트에서 기계 발광 관찰을 수행하려면 카메라 녹화 속도를 초당 10-50 프레임으로, 노출 시간을 0.02 또는 0.1 초로, 게인을 최대로 설정하십시오. 그런 다음 기계 발광 페인트가 뿌려진 DCB 시편에 470나노미터 청색광을 조사하고 카메라 녹화를 시작한 다음 앞에서 설명한 대로 어두운 상태에서 기다립니다.
기계발광 이미지를 얻기 위해 분당 1 내지 5 밀리미터의 로딩 속도로 기계적 하중을 가한다. DCB 시험 동안 기록된 기계발광 거동은 변형률 농도로 인한 초기 균열의 위치에서 강렬한 기계발광을 나타내었다. 랩 - 전단 시험 동안 기록 된 기계 발광 거동은 랩핑 된 영역에서 접착제로 결합 된 가장자리에서 먼저 강렬한 기계 발광을 나타 냈고, 그 다음 기계 발광 포인트는 접착 가장자리에서 중심으로 이동하여 중심점에서 강렬한 기계 발광을 보였다.
기억해야 할 가장 중요한 것은 기계 발광 센서 필름의 성능 균형이어야합니다. 기계적 침식 및 기록 조건까지 대기 시간. 경량 구조의 조인트 및 복합 재료는 기계적 거동을 시뮬레이션하기 어려운 부품으로 알려져 있습니다.
기계 발광 시각 감지 방법은 적절한 설계 및 예측을 읽을 수있는 실제 및 정답을 제공합니다.
본 연구는 접착 접합부 평가 시험 중 균열 전파와 기계적 거동을 모니터링하기 위해 메카노루미네선스(ML) 시각화를 활용하는 프로토콜을 제시합니다. 이 방법은 일반적으로 정량화하기 어려운 기계적 정보의 직접적인 시각화를 가능하게 합니다.
균열 전파의 메카노루미네선스(mechanoluminescent) 시각화는 접착 접합부의 무결성에 대한 직접적이고 정량적인 평가를 가능하게 하며, 이는 바이오 제약 기기 및 패키징 개발을 위한 재료 평가의 중요한 과제를 해결합니다. 이 접근 방식은 기계적 파손 모드에 대한 예측 신뢰도를 높여, R&D 파이프라인의 주요 전환점에서 위험 조정된 의사결정을 지원합니다. 응력 분포와 균열 선단 역학을 시각화하는 이 방법의 능력은 초기 단계의 재료 선택과 후기 단계의 신뢰성 평가 모두에 유용한 정보를 제공합니다.
이 기계발광 시각화 방법은 초기 물질 발견부터 리드 물질 확인 및 전임상 신뢰성 테스트까지 통합하여, 반복적 설계와 리스크 관리를 지원합니다.