Uitvoeren van microscoop gemonteerde Y-vormige snijtests

Y-vormig snijden meet de faalenergie en een kritische oppervlaktecreatieverbindingsschaal in zachte vaste stoffen. Het integreren van deze techniek in een microscoop vergemakkelijkt het ontrafelen van de microstructurele mechanismen die deze hoeveelheden regelen. In tegenstelling tot de grote geplante scheur die typerend is voor het laden van het voorwiel, maakt dit protocol gebruik van door platen geïnduceerde stretchlokalisatie om het gezichtsveld te verminderen dat nodig is om het inwendige faalproces in beeld te brengen.

De aanpak kan inzicht geven in het falen van zachte synthetische materialen en biologische zachte weefsels. Vervang om te beginnen de originele op het podium gemonteerde diahouder door een aangepaste monsterhouder en bevestig de assemblage aan de microscoop. Stel de hoek van de cup in door de hoek los te maken en vervolgens de lineaire schuif te verplaatsen.

Stel de hoek in na het meten met een gradenboog en draai de hoekaanpas duimschroef vast. De hoek tussen het been en het monster midplane theta kan worden aangepast van 8 tot 45 graden. Plaats de twee verticale katrollen achter het apparaat.

Bereid een dun rechthoekig monster van polydimethylsiloxaan of PDMS door het uit een groter vel te snijden of een mal van de juiste afmetingen te gebruiken. De afmetingen kunnen variëren, maar een breedte van 1 1/2 centimeter of minder voor een monster met een dikte van drie millimeter of minder wordt aanbevolen om te beginnen. Gebruik een scheermesje om het monster drie centimeter in de lengte langs de middellijn te snijden om het Y-vormige monster te maken.

Deze link kan variëren, maar de poten moeten lang genoeg zijn om de tabbladen te huisvesten, maar toch kort genoeg om een ongesneden monster achter te laten voor meting. Plaats met behulp van een marker of inkt twee markeringen gecentreerd en gescheiden door ongeveer een centimeter op elk van de dunne poten en het lichaam van het monster om de aangebrachte rek in elk van de drie monsterpoten onder belasting te meten. Gebruik lijmachtige cyanoacrylaatlijm om een 3D-geprint of lasergesneden lipje aan het einde van elk been te bevestigen.

Meet en knip twee lengtes dunne vislijn. Ongeveer 30 centimeter lijn is nodig voor interne routing door het mechanisme naar de externe set katrollen. Bevestig weegplaten van vijf gram aan het uiteinde van de lijnen die door de externe katrollen lopen en bind het andere uiteinde aan het lipje op elke poot.

Klem de basis van het monster vast met behulp van de duimschroeven van de monsterhouder en leid de lijn voor elke poot door elke kant van het katrolsysteem. Maak een foto van het monster vanaf de bovenkant terwijl het monster onder verwaarloosbaar gewicht is door een camera tegen de onderkant van het hoekaanpassingsmechanisme te houden. Zorg ervoor dat de camera evenwijdig is aan het voorbeeldvlak om effecten buiten de hoek te minimaliseren.

Voeg het gewenste voorlaadgewicht van 75 gram toe aan beide uiteinden van de vislijn in de buurt van de externe katrollen. Verhoog deze hoeveelheid tot 150 gram of verlaag deze tot 50 gram om de scheurbijdrage indien gewenst te veranderen voor deze combinatie van materiaal en monstergeometrie. Lijn de vislijn vanaf de onderste katrol uit met het Z-vlak van de monsterpoten met behulp van de Z-component van de drieweg microverstellingsfase.

Maak een tweede foto van het monster nadat het gewicht is toegevoegd. Plaats de verwachte bladpunt ongeveer dicht bij het gezichtsveld van het objectief. Plaats het scheermesje in de bijbehorende mesclip en bevestig het mesje op zijn plaats met een ingestelde schroef.

Schuif dit geknipte scheermesje in de mesclipbevestiging die aan de loadcel is bevestigd. Selecteer het 2,5x microscoopobjectief of zo hoog als 20x, als dichterbij beelden gewenst zijn, en gebruik de instelling voor doorgelaten licht, waarbij u het licht achter het monster indien nodig vergroot. Met het mes op zijn plaats richt u de microscoop op het dichtstbijzijnde oppervlak van het blad met behulp van het verticale aanpassingssysteem indien nodig om de punt op de juiste werkafstand voor het doel te brengen.

Lijn het scheermesje zorgvuldig uit binnen het gezichtsveld van de microscoop met alleen de X- en Y-richtingen van de drieweg microaanpassingsfase. Richt de microscoop op het monster en lijn de scheurpunt uit met het scheermesje door de microscoop X/Y-fase te vertalen. Dit zorgt ervoor dat het middenvlak van het monster uitlijnt met het middenvlak van het hoekverstellingsmechanisme.

Open de code die wordt gebruikt voor de gegevensverzameling van de loadcel en begin met het opnemen van de loadcelgegevens door op de knop Opname starten te klikken. Vertaal het monster naar het scheermesje gedurende een centimeter of meer met constante snelheid met behulp van microscooptrapcontrole. Verzamel tegelijkertijd beelden met behulp van de beeldvormingsinterface van de microscoop.

Wanneer de microscoop X / Y-fase stopt, klikt u op de knop Opname stoppen om te stoppen met het opnemen van de gegevens en automatisch een tekstbestand van de belasting en tijdrespons op te slaan. De kracht-tijdcurve voor polydimethylsiloxaan met behulp van een ultrascherp mes wordt hier weergegeven. De elastische belastings-, snij-initiatie-, steady-state snij- en losgebieden van de curve worden in de grafiek gelabeld.

Deze gegevens illustreren een hoge beginkracht, zoals meestal vereist is voor snij-initiatie, gevolgd door een constante kracht, wat wijst op steady-state snijden. De snijkracht is de maximale waarde van de kracht binnen dit steady-state regime. De hier getoonde rode cirkels komen overeen met specifieke beelden die door de microscoop zijn verkregen.

Een gele cirkel is toegevoegd om de observatie van de beweging van het spikkelpatroon te vergemakkelijken, en deze nummers geven tijdstempels en seconden aan. De gemeten steady-state snijkracht in combinatie met de experimentele testparameters van beenhoek theta, monsterdikte T, preload f van pre en bladradius leveren de steady-state snij-energie op volgens de getoonde vergelijking. Hier repliceren we met succes de snij-energie die eerder in de literatuur is gerapporteerd voor deze aandoeningen.

Door Y-vormig snijden in een microscoop op te nemen, maken we de kwantificering mogelijk van microstructurele bijdragen aan het falen van zacht vast en zacht weefsel via fluorescerende sondes, autofluorescentie en technieken voor volledige veldsterkte.