Name: Deniz sünger Spicules mekanik özelliklerini ölçmek için bir milimetre ölçek bükülme test sistemi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-10-11T15:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 25 s
Description: Öğrenin, deniz sünger spiküllerinin mekanik özelliklerini ölçmek için milimetre ölçekli üç nokta bükülme testi yöntemini. Bu teknik, biyolojik yapıların esneklik ve dayanım davranışlarını incelemek için kullanılır.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Bu eser Ulusal Bilim Vakfı [mekanik malzemeler ve yapılar Program numarası 1562656 vermek,]; tarafından desteklenen ve makine mühendisleri [Haythornthwaite Genç Araştırmacı Ödülü] American Society.

<ol><li>Wegst, U. G., Bai, H., Saiz, E., Tomsia, A. P., Ritchie, R. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioinspired+structural+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Bioinspired structural materials.</a> Nat. Mater. 14 (1), 23-36 (2015).</li>
<li>Meyers, M. A., McKittrick, J., Chen, P. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+biological+materials%3A+critical+mechanics-materials+connections%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Structural biological materials: critical mechanics-materials connections.</a> Science. 339 (6121), 773-779 (2013).</li>
<li>Bodde, S. G., Meyers, M. A., McKittrick, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlation+of+the+mechanical+and+structural+properties+of+cortical+rachis+keratin+of+rectrices+of+the+Toco+Toucan+%28Ramphastos+toco%29%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mech.+Behav.+Biomed.+Mater%22%5BJournal%5D)">Correlation of the mechanical and structural properties of cortical rachis keratin of rectrices of the Toco Toucan (Ramphastos toco).</a> J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 4 (5), 723-732 (2011).</li>
<li>Gibson, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+hierarchical+structure+and+mechanics+of+plant+materials%5BTitle%5D)+AND+%22J.+R.+Soc.+Interface%22%5BJournal%5D)">The hierarchical structure and mechanics of plant materials.</a> J. R. Soc. Interface. , (2012).</li>
<li>Monn, M. A., Kesari, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+structure-property+connection+in+the+skeletal+elements+of+the+marine+sponge+Tethya+aurantia+that+guards+against+buckling+instability%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">A new structure-property connection in the skeletal elements of the marine sponge Tethya aurantia that guards against buckling instability.</a> Sci. Rep. 7, (2017).</li>
<li>Monn, M. A., Weaver, J. C., Zhang, T., Aizenberg, J., Kesari, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+functional+insights+into+the+internal+architecture+of+the+laminated+anchor+spicules+of+Euplectella+aspergillum%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">New functional insights into the internal architecture of the laminated anchor spicules of Euplectella aspergillum.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 112 (16), 4976-4981 (2015).</li>
<li>Monn, M. A., Kesari, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+bending+failure+strain+in+biological+glass+fibers+due+to+internal+lamellar+architecture%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mech.+Behav.+Biomed.+Mater%22%5BJournal%5D)">Enhanced bending failure strain in biological glass fibers due to internal lamellar architecture.</a> J. Mech. Behav. Biomed. Mater. , In Press (2017).</li>
<li>Levi, C., Barton, J. L., Guillemet, C., Bras, E., Lehuede, P. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007%2FBF00725516">A remarkably strong natural glassy rod: the anchoring spicule of the Monorhaphis sponge.</a> J. Mater. Sci. Letters. 8 (3), 337-339 (1989).</li>
<li>Kesari, H., Doll, J. C., Pruitt, B. L., Cai, W., Lew, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+surface+roughness+in+hysteresis+during+adhesive+elastic+contact%5BTitle%5D)+AND+%22Philos.+Mag.+Lett%22%5BJournal%5D)">Role of surface roughness in hysteresis during adhesive elastic contact.</a> Philos. Mag. Lett. 90 (12), 891-902 (2010).</li>
<li>Croisier, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+testing+of+electrospun+PCL+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">Mechanical testing of electrospun PCL fibers.</a> Acta Biomater. 8 (1), 218-224 (2012).</li>
<li>Haque, M. A., Saif, M. T. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/BF02410523">A review of MEMS-based microscale and nanoscale tensile and bending testing.</a> Exp. Mech. 43 (3), 248-255 (2003).</li>
<li>Gudlavalleti, S. <a target="_blank" href="https://books.google.com/books/about/Mechanical_Testing_of_Solid_Materials_at.html?id=mfzytwAACAAJ">Mechanical testing of solid materials at the micro-scale</a>. , Doctoral dissertation, Massachusetts Institute of Technology (2002).</li>
<li>Tohmyoh, H., Ishihara, M., Akanda, M. S., Yamaki, S., Watanabe, T., Iwabuchi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Accurate+determination+of+the+structural+elasticity+of+human+hair+by+a+small-scale+bending+test%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomech%22%5BJournal%5D)">Accurate determination of the structural elasticity of human hair by a small-scale bending test.</a> J. Biomech. 44 (16), 2833-2837 (2011).</li>
<li>Waters, J. F. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWaters%2C+JF+%22Contact+mechanics+of+biologically-inspired+interface+geometries%22">Contact mechanics of biologically-inspired interface geometries</a>. , Doctoral dissertation, Brown University (2009).</li>
<li>Dai, Z., Gorb, S. N., Schwarz, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Roughness-dependent+friction+force+of+the+tarsal+claw+system+in+the+beetle+Pachnoda+marginata+%28Coleoptera%2C+Scarabaeidae%29%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Biol%22%5BJournal%5D)">Roughness-dependent friction force of the tarsal claw system in the beetle Pachnoda marginata (Coleoptera, Scarabaeidae).</a> J. Exp. Biol. 205 (16), 2479-2488 (2002).</li>
<li>Tramacere, F., Kovalev, A., Kleinteich, T., Gorb, S. N., Mazzolai, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structure+and+mechanical+properties+of+Octopus+vulgaris+suckers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+R.+Soc.+Interface%22%5BJournal%5D)">Structure and mechanical properties of Octopus vulgaris suckers.</a> J. R. Soc. Interface. 11 (91), (2014).</li>
<li>Ehrlich, H., et al. <a target="_blank" href="https://www.hindawi.com/journals/jnm/2008/623838/">Nanostructural organization of naturally occurring composites: Part I. Silica-Collagen-based biocomposites.</a> J. Nanomater. 53, (2008).</li>
<li>Ehrlich, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nchem/journal/v2/n12/abs/nchem.899.html">Mineralization of the meter-long biosilica structures of glass sponges is templated on hydroxylated collagen.</a> Nat. Chem. 2, 1084-1088 (2010).</li>
<li>Ehrlich, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((First+evidence+of+the+presence+of+chitin+in+skeletons+of+marine+sponges.+Part+II.+Glass+sponges+%28Hexactinellida%3A+Porifera%29%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Zoo%22%5BJournal%5D)">First evidence of the presence of chitin in skeletons of marine sponges. Part II. Glass sponges (Hexactinellida: Porifera).</a> J. Exp. Zoo. 308 (4), 473-483 (2007).</li>
<li>Ehrlich, H. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/249057286_Chitin_and_Collagen_as_Universal_and_Alternative_Templates_in_Biomineralization">Chitin and collagen as universal and alternative templates in biomineralization.</a> Int. Geol Rev. 52, 661-699 (2010).</li>
<li>Ehrlich, H., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.201600454/abstract">Supercontinuum generation in naturally occurring glass sponge spicules.</a> Adv. Opt. Mater. 4 (10), 1608-1613 (2016).</li>
<li>Ehrlich, H., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201100749/abstract">Calcite reinforced silica-silica joints in the biocomposite skeleton of deep-sea glass sponges.</a> Adv. Funct. Mater. 21, 3473-3481 (2011).</li>
<li>Werner, P., Blumtritt, H., Zlotnikov, I., Graff, A., Dauphin, Y., Fratzl, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electron+microscope+analyses+of+the+bio-silica+basal+spicule+from+the+Monorhaphis+chuni+sponge%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Struct.+Biol%22%5BJournal%5D)">Electron microscope analyses of the bio-silica basal spicule from the Monorhaphis chuni sponge.</a> J. Struct. Biol. 191 (2), 165-174 (2015).</li>
<li>Kolednik, O., Predan, J., Fischer, F. D., Fratzl, P. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201100443/full">Bioinspired Design Criteria for Damage-Resistant Materials with Periodically Varying Microstructure.</a> Adv. Funct. Mater. 21 (19), 3634-3641 (2011).</li>
<li>Weaver, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00218460903417917">Unifying design strategies in demosponge and hexactinellid skeletal systems.</a> J. Adhes. 86 (1), 72-95 (2010).</li>
<li>Walter, S. L., Flinn, B. D., Mayer, G. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0928493106001512">Mechanisms of toughening of a natural rigid composite.</a> Mater. Sci. Eng. C. 27 (3), 570-574 (2007).</li>
<li>Ehrlich, H. Silica biomineralization in Sponges. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aEhrlich%2C+H+%22Encyclopedia+of+Geobiology%22">Encyclopedia of Geobiology</a>. , Springer Verlag. 796-808 (2011).</li>
<li>Zlotnikov, I., Werner, P., Fratzl, P., Zolotoyabko, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eshelby+Twist+as+a+possible+source+of+lattice+rotation+in+a+perfectly+ordered+protein%2Fsilica+structure+grown+by+a+simple+organism%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Eshelby Twist as a possible source of lattice rotation in a perfectly ordered protein/silica structure grown by a simple organism.</a> Small. 11 (42), 5636-5641 (2015).</li>
<li>Zlotnikov, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+perfectly+periodic+three-dimensional+protein%2Fsilica+mesoporous+structure+produced+by+an+organism%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">A perfectly periodic three-dimensional protein/silica mesoporous structure produced by an organism.</a> Adv. Mater. 26 (11), 1682-1687 (2014).</li>
<li>Gere, J. M., Timoshenko, S. P. Chapter 5: Stresses in Beams. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGere%2C+JM+%22Mechanics+of+materials%22">Mechanics of materials</a>. , 205-217 (1997).</li>
<li>Baratta, F. I., Matthews, W. T., Quinn, G. D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBaratta%2C+FI+%22Errors+associated+with+flexure+testing+of+brittle+materials%22">Errors associated with flexure testing of brittle materials</a>. , Army Lab Command Watertown MA Material Technology Lab. No. MTL-TR-87-35 (1987).</li>
<li>Quinn, G. D., Sparenberg, B. T., Koshy, P., Ives, L. K., Jahanmir, S., Arola, D. D. <a target="_blank" href="https://www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/TESTEVAL/PAGES/JTE101649.htm">Flexural strength of ceramic and glass rods.</a> J. Test. Eval. 37 (3), 1-23 (2009).</li>
<li>Tattersall, H. G., Tappin, G. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/BF00550177">The work of fracture and its measurement in metals, ceramics and other materials.</a> J. Mater. Sci. 1 (3), 296-301 (1966).</li>
</ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

İletişim kuralı birkaç adım kuvvetler ve talebiyle doğru ölçülür sağlamak için özellikle önemlidir. Bazı kritik adımlar tüm üç sayılık bükme testleri için evrensel olmakla birlikte, bu mekanik test aygıt için benzersiz diğerleri.
Adım 1.2 LP ayna temizlenir ve çizikler için kontrol Protokolü ve Adım 1,6 Protokolü'nün FODS kazanç ayarlanır. Kazanç ve LP ayna yansıma adımları 2, 4ve 5 iletişim kuralı için sabit ...

Biyolojik yapıları (LBBSs), shell ve kemik gibi taşıyıcı mimarileri inceleyerek, mühendisler güçlü ve sert 1yeni kompozit malzemeler geliştirdik. Bu olağanüstü mekanik özellikleri, LBBSs ve biyo-ilham karşılıkları onların karmaşık iç mimarileri 2' ye ilişkilidir gösterilmiştir. Ancak, LBBS mimarileri ve mekanik özellikleri arasındaki ilişkileri tam olarak anlaşılmış değildir. Bir LBBS'ın mekanik yanıt ölçme nasıl mimarisi mekanik özelliklerini geliştirir anlamak doğru ilk adımdır.
Ancak, bir LBBS'ın mekanik yanıt ölçmek için kullanılan test türü ile mekanik işlevini tutarlı olması önemlidir. Tüyler aerodinamik yükler desteklemesi gerekir beri Örneğin, bir tüy rachis birincil işlevi bükülme sertliği 3sağlamaktır. Bu nedenle, bir bükme testi onun mekanik yanıt ölçmek için bir uniaxial gerilim test için tercih edilir. Aslında, birçok LBBSs — gibi tüy rachises 3, 4ve spicules 5,6,7,8çim kaynaklanıyor — öncelikle bükme tarafından delmeyin. Bunun nedeni bu LBBSs ince —Yani, uzunlukları genişlik ve derinlik çok daha büyük. Kuvvetler ve onlar daha önce başarısız olan dayanabilir talebiyle 10-2 10'a değişir çünkü ancak, bu LBBSs üzerinde bükme testleri gerçekleştirme zordur2 N ve 10-4 ile 10-3 m, sırasıyla 3 , 4 , 5 , 7 , 8. sonuç olarak, bu mekanik testleri gerçekleştirmek için kullanılan bir aygıttan kuvvet ve Deplasman olarak ≈10-5 N ve ≈10-7 m (yani, % 0,1 oranında sensör ölçülebilir maksimum güç ve öteleme), sırasıyla sahiptir.
Piyasada bulunan, büyük ölçek, mekanik test sistemleri genellikle güçleri ve talebiyle ile bu kararlılık ölçemezsiniz. Atomik kuvvet mikroskobu tabanlı 9,10 veya Mikroelektromekanik 11 tabanlı sistemler test cihazları yeterli çözünürlüğe sahip, onlar ölçmek maksimum güç (ilgili uzaklık) daha küçük iken LBBS dayanabilir maksimum güç (ilgili uzaklık). Bu nedenle, bu LBBSs, mühendisler ve bilim adamları bükme testleri gerçekleştirmek için özel olarak oluşturulmuş mekanik test cihazları 5,7,12,13tarihinde güvenmek gerekir. Özel olarak oluşturulmuş bu cihazlar birincil avantajı kuvvetler ve talebiyle büyük aralıkları hizmet verebilir olmasıdır. Ancak, inşaat ve işletme bu cihazların değil de belgelerde yer literatürde.
Üç nokta bükme test ölçebilirsiniz özel olarak oluşturulmuş bir mekanik test aygıtı kullanarak performans 10-5 101 N talebiyle 10-7 10-2 m arasında değişen çeşitli zorlar için bir protokol tanımlanır. Teknik çizimler, mekanik test aygıt bileşenlerinin tüm boyutları da dahil olmak üzere ek malzeme temin edilmektedir. Mekanik test cihazlarıyla birincil avantajı kuvvet ve yer değiştirme aralıkları kolaylıkla farklı LBBSs uyacak şekilde ayarlanabilir olmasıdır. Cihazın çalışma prensibi bir Atomik kuvvet mikroskobu 9için benzer. Bu cihazda bir örnek bir paslanmaz çelik plaka kesim bir siper boyunca yerleştirilir (bkz. şekil 1A-C). Hendek yayılımı 1278 ± 3 µm olmak optik Filmler ölçülür (ortalama ± standart sapma; n = 10). Hendek kenarları numune bükme test sırasında (bkz: şekil 1 cve D) destekler. Bu örnek sahne bir üç eksenli çeviri Sahne Alanı'na bağlı ve kama Trench'in span midway bulunur bir alüminyum kama altında konumlandırılmış (bkz. şekil 1C). Sahneye taşıyarak <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq1.jpg"> (bkz: şekil 1A, ve C), numune eğmek için örnek neden kama itilir.
Biz takoz yükleme noktası uç (LPT) ve kama (LP) yükleme noktası olarak içeren aygıtı bileşeni olarak bakın. LP kimin deplasman fiber optik deplasman algılayıcı (FODS) tarafından ölçülür bir konsol sonuna eklenir. FODS LP üst yüzeyinde bulunan bir ayna kapalı yansıyan kızılötesi ışık yayar (bkz. şekil 1B) ve FODS bir optik lif tarafından alınan. Bir ≈5 mm kare parça parlak silikon gofret LP ayna olarak kullanılır ve epoksi kullanarak LP yapıştırılmış. FODS talebiyle yoğunluklarda verilmiş ve yansıyan ışık karşılaştırarak ölçer. Prensibine göre sertlik ve deplasman güç hesaplamak için kullanılan <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq2.jpg"> , kama numune ile etkileşimi nedeniyle tarafından deneyimli. Prensibine göre deplasman da numune'nın kesit kama altında çıkarılması hesaplamak için kullanılan <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq3.jpg"> . Mikro ve makro ölçekli mekanik test çalışmaları 10,11,12,13,14bir dizi konsol tabanlı kuvvet sensörleri kullanılmaktadır. Burada sunulan özel tasarım yapışkanlı kişi deneyler 14gerçekleştirmek için kullanılan mekanik test cihazı adapte. Benzer bir tasarım bir piyasada bulunan mikro-tribometer 15,16' da kullanılmıştır.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56571/56571fig1.jpg"> 
Şekil 1: özel olarak oluşturulmuş mekanik test aygıtı bakış. (A) A bilgisayar destekli tasarım işleme cihazın. Sahne alanı bileşenleri yeşil renkle vurgulanmıştır. Yarı mamul (konsol, yükleme noktası (LP)) algılama kuvvet kırmızı ile vurgulanacaktır. (B) A (A) görünümünü büyütülmüş. LP ayna mavi LP FODS altında üst yüzeyinde gösterilir ve LPM etiketlenir. (C) çeviri sahne hareket açıklamak için kullanılan koordinat sistemi. İnci seviyelendirme ileAdım 1.9 protokolünün aşamasında e <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq1.jpg"> yön LP ayna yüzeye normal vektör ile aynı tarihte yapılır. (D) A şematik iğne ve ölçülen talebiyle deformasyon gösterilen üç sayılık bükme yapılandırma <img alt="Equation 49" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq49.jpg"> , ve <img alt="Equation 50" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq50.jpg"> . <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Yetenekleri içinde deniz sünger Euplectella aspergillum6,7. iskelet öğeleri üzerinde üç sayılık bükme testleri gerçekleştirerek gösterilen Bu sünger'ın iskelet filamentler, spicules (bkz. Şekil 2A) adı verilen bir derlemedir. Spicules ≈50 µm kalınlığında ve öncelikle 6silis oluşur. Biosilica tabanlı spicules Demospongiae, Homoscleromorpha ve Hexactinellida sınıflarına ait sünger bulunur. Hexactinellida sınıfına ait Süngerler, E. aspergillumgibi "cam sünger" da bilinen Cam sünger spicules öncelikle silis oluşur iken, bu silis kez her iki kollajen 17,18 veya kitin 19,20 oluşan organik bir matris içeren gösterilmiştir , 21. organik bu matris silis biomineralization 18,20içinde önemli bir rol oynar. Ayrıca, bazı spicules organik matrix Ayrıca kalsiyum 22biomineralization için bir şablon olarak hizmet vermektedir. Silis içinde ek olarak dağıtılmakta, organik matris aynı zamanda iğne'nın silis konsantrik, silindirik lamellae 6,23bölme ayrı Katmanlar oluşturabilir. Bu konsantrik, lamel mimari spicules deformasyon davranış 6,7,8,24,25,26 etkileyebilir gösterilmiştir . Sonuç olarak, spicules mekanik özellikleri onların kimya birleşimiyle belirlenir (i.e., Silis-protein kompozit kimyasal yapısı) ve onların mimari 27. Cam sünger spicules mimarisini ve kimyasal yapısını hala soruşturma 24,28,29altında bulunmaktadır.
E. aspergillum spicules çoğunu birlikte forma sert bir iskelet kafes çimentolu. Ancak, iskelet tabanında çok uzun (bkz. Şekil 2A) çapa spicules bilinen (≈10 cm) spicules bir tutam yoktur. Biz üç sayılık bükme testi çapa spicules küçük bölümler üzerinde gerçekleştirmek için protokol tanımlamak.
1. adım ' nın protokol, montaj ve özel olarak oluşturulmuş mekanik test aygıt bileşenlerini hizalama yordamı açıklanmıştır. Adım 2 ve 4 Protokolü'nün kuvvetler ve talebiyle bükme testi hesaplamak için kullanılan oluşturma kalibrasyon verileri için yönergeler sağlar. Bir iğne bir bölümünü hazırlamak ve test fikstür monte gerçekleştirilen adımları Adım 3'teaçıklanmıştır. İğne bölümünde bükme testi yürütmek için yordam Adım 5'teaçıklanmıştır. Son olarak, Temsilcisi sonuçları bölümünde adımları 2 ve 4 elde kalibrasyon verileri birlikte Adım 5'te elde edilen bükme test verileri hesaplamak için kullanılan <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq2.jpg"> ve <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq3.jpg"> .
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56571/56571fig2.jpg"> 
Resim 2: kesit ve E. aspergillum spiculesteftiş için yordam. (A) E. aspergillumiskelet. Müstakil çapa spicules tutam iskelet tabanında gösterilir. Ölçek çubuğu ~ 25 mm tek çapa iğne #00000 kırmızı samur fırça kullanarak ve jilet kullanarak kesitli bir mikroskop slayt üzerinde yerinde tutulur. (B) olduğunu. Ölçek çubuğu ~ 12 mm bir E. aspergillum iğne bir bölümünü hendek arasında örneği Sahne Alanı'nda yerleştirilir. (C) olduğunu. Hendek kenarları ve hendek ridge deniz mavisi ve turuncu, sırasıyla vurgulanır. İğne Siperi ridge karşı kendi ekseni hendek kenarlarına dik olması için itilir. Adım 3,4 nasıl bir iğne bölümü oluşmuşsa ve atılmalıdır belirleneceği açıklanır Protokolü'nün açıklandığı muayene yordam geçirmeden bir iğne (D) A test. Birçok çatlaklar içeren ve Adım 3.4 Protokolü'nün açıklandığı muayene yordamı başarısız olur silis katmanları büyük bölümü eksik bir iğne (E) A test. Ölçek çubukları 250 µm (C), 100 µm (D) ve 100 µm (E) =. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>

<table><tbody><tr><td>TMC 36" x 48" izolasyon masası, 4" CleanTop breadboard ile</td><td>TMC</td><td>63-563</td><td>İzolasyon Tablası</td></tr><tr><td>Diferansiyel Vida Ayarlayıcı</td><td>Thorlabs</td><td>DAS110</td><td>Sahne tesviye plakası için</td></tr><tr><td>1" 0.001" Mezuniyetli Seyahat Mikrometre Kafası</td><td>Thorlabs</td><td>150-801ME</td><td>Sahne tesviye plakası için</td></tr><tr><td>PT Serisi Çeviri Aşamaları için Dik Açılı Braket, 1/4"- 20 Montaj Deliği</td><td>Thorlabs</td><td>PT102</td><td>Mikroskop montajı için</td></tr><tr><td>1" Kırlangıç Kuyruğu Çeviri Aşaması, 1/4"-20 Musluk</td><td>Thorlabs</td><td>DT25</td><td>Mikroskop montajı için</td></tr><tr><td>1" Çeviri Aşaması 1/4"-170 Ayar Vidalı, 1/4"-20 Musluk</td><td>Thorlabs</td><td>PT1B</td><td>Mikroskop montajı için</td></tr><tr><td>12" Uzunluk, Kırlangıç Kuyruğu Optik Ray</td><td>Edmund Optics</td><td>54-401</td><td>için mikroskop montajı</td></tr><tr><td>2.5 "Genişlik, Kırlangıç Kuyruğu Taşıyıcı</td><td>Edmund Optics</td><td>54-404</td><td>Mikroskop montajı için</td></tr><tr><td>0.5 "Genişlik, Kırlangıç Kuyruğu Taşıyıcı</td><td>Edmund Optics</td><td>54-403</td><td>Mikroskop montajı için</td></tr><tr><td>InfiniTube Montajı &frac14;-20 ile C-Clamp</td><td>Edmund Optics</td><td>57-788</td><td>Mikroskop bileşeni</td></tr><tr><td>Standart (Sıralı Ek olmadan), InfiniTube</td><td>Edmund Optics</td><td>56-125</td><td>Mikroskop bileşeni</td></tr><tr><td>Standart Hat İçi Bağlantı (2X-10X'te Optimize Edilmiş), InfiniTube</td><td>Edmund Optics</td><td>56-126</td><td>Mikroskop bileşeni</td></tr><tr><td>Mitutoyo/Achrovid Objektif Adaptörü (M26 - M27)</td><td>Edmund Optics</td><td>53-787</td><td>Mikroskop bileşeni</td></tr><tr><td>5X Infinity Achrovid Mikroskop Objektif</td><td>Edmund Optics</td><td>55-790</td><td>Mikroskop bileşeni</td></tr><tr><td>0.316" ID, Fiber Optik Adaptör SX-6</td><td>Edmund Optics</td><td>38-944</td><td>Mikroskop bileşeni</td></tr> <tr><td>ve frac14; " x 36", Esnek Fiber Optik Işık Kılavuzu</td><td>Edmund Optics</td><td>42-347</td><td>Mikroskop bileşeni</td></tr><tr><td>115V, MI-150 Fiber Optik Aydınlatıcı, IR Filtreli ve Tutuculu</td><td>Edmund Optics</td><td>55-718</td><td>Mikroskop bileşeni</td></tr><tr><td>Allied Vision Manta G-223 2/3" Renkli CMOS Kamera</td><td>Edmund Optics</td><td>88-452</td><td>Manta</td></tr><tr><td>/ Guppy Pro / Stingray / Pike</td> Edmund Optics için Mikroskop bileşeni Güç <td>Kaynağı</td><td>68-586</td><td>Mikroskop bileşeni</td></tr><tr><td>1/4" Seyahat Tek Eksenli Çeviri Aşaması</td><td>Thorlabs</td><td>MS1S</td><td>FODS mikrometre</td></tr><tr><td>Analog Yansımaya Bağlı Fiber Optik Deplasman Sensörü</td><td>Philtec</td><td>D20</td><td>FODS</td></tr><tr><td>30V, 3A DC Güç Kaynağı</td><td>Agilent</td><td>U8001A</td><td>DAQ ve FODS için güç kaynağı</td></tr><tr><td>14-Bit, 48 kS/s Düşük Maliyetli Çok İşlevli DAQ</td><td>Ulusal Aletler</td><td>USB-6009</td><td>FODS için DAQ</td></tr><tr><td>Üç Eksenli Motorlu Çeviri Aşaması</td><td>Thorlabs</td><td>Thorlabs T25 XYZ-E/M</td><td>Çeviri aşaması</td></tr><tr><td>T-Cube DC Servo Motor Kontrol Cihazı</td><td>Thorlabs</td><td>TDC001</td><td>Sahne</td></tr><tr><td>T-Cube Güç Kaynağı</td> için motor kontrolörü <td>Thorlabs</td><td>TPS001</td><td>Motor kontrolörü için güç kaynağı</td></tr><tr><td>Ulusal Enstrümanlar LabVIEW (2013 SP1)</td><td>Yazılımı</td><td>çalıştırmak için kullanılan</td>Ulusal Aletler <td></td></tr><tr><td>Ulusal Aletler LabVIEW Vizyon Edinme Yazılımı (2016)</td>Yazılımı <td>çalıştırmak için kullanılan</td> <td>Ulusal Aletler</td><td></td></tr><tr><td>Nikon Eclipse Ci-POL Ana Gövde</td><td>MVI</td><td>MDA96000</td><td>Polarize ışık mikroskobu</td></tr><tr><td>Nikon Pi Analizör Kaydırıcılı Ara Tüp</td><td>MVI</td><td>MDB45305</td><td>Polarize ışık mikroskobu</td></tr><tr><td>Nikon Dia-Polarizer</td><td>MVI</td><td>MDN11920</td><td>Polarize ışık mikroskobu</td></tr><tr><td>Güç Kablosu - 7'6"</td> <td>MVI</td><td>79035</td><td>Polarize ışık mikroskobu</td></tr><tr><td>Nikon P-Amh Mekanik Aşama</td><td>MVI</td><td>MDC45000</td><td>Polarize ışık mikroskobu</td></tr><tr><td>Nikon Lwd Achromat Kondenser</td><td>MVI</td><td>MBL16100</td><td>Polarize ışık mikroskobu</td></tr><tr><td>Nikon LV-NBD5BD-CH Manuel Quint Burunluk ESD</td><td>MVI</td><td>MBP60125</td><td>Polarize ışık mikroskobu</td></tr><tr><td>Nikon C-TF Trinoküler Tüp F</td><td>MVI</td><td>MBB93100</td><td>Polarize ışık mikroskobu</td></tr><tr><td>Nikon CFI 10X Mercek FN 22mm</td><td>NC MVI</td><td>MAK10110</td><td>Polarize ışık mikroskobu</td></tr><tr><td>Nikon TU Plan Flour BD 10x Objektif</td><td>MVI</td><td>MUE42100</td><td>Polarize ışık mikroskobu</td></tr><tr><td>Venüs Çiçek Sepeti Sünger</td><td>Denis Marka</td><td>N / A</td><td>Sünger iskelet</td></tr><tr><td>3.5X Kafa Bandı Flip-Up Büyüteç</td><td>McMaster Carr</td><td>1490T5</td><td>Spikül bölümleme ve</td></tr> <tr><td>Oslash için kullanılır; 1" Silikon Gofret, Tip P /< 100></td><td>Ted Pella</td><td>16011</td><td>Yük noktası aynası için kullanılır</td></tr><tr><td>Düşük Tiftikli Konik Uçlu Pamuklu Çubuk</td><td>McMaster Carr</td><td>71035T31</td><td>LP aynayı temizlemek için kullanılır</td></tr><tr><td>Kauçuk kavrama hassas bıçak</td><td>McMaster Carr</td><td>35575A68</td><td>Spicikülleri bölmek için kullanılır</td></tr><tr><td>Mikroskop Slaytları, buzlu uç, 75 x 25 x 1mm</td><td>Ted Pella</td><td>260409</td><td>Spicikülleri</td></tr> <tr><td>kesitlere ayırmak için kullanılırSamur Fırçalar, #00000, 0,08 mm G x 4,0 mm L</td><td>Ted Pella</td><td>11806</td><td>Spikülleri işlemek için kullanılır</td></tr><tr><td>PELCO Pro Yüksek Hassasiyetli Cımbız, ekstra ince uçlar, üstün kaplama</td><td>Ted Pella</td><td>5367-5NM</td><td>Spikülleri işlemek için kullanılır</td></tr><tr><td>Çift Eksenli Doğrusal Ölçekli Mikrometre</td><td>Edmund Optics</td><td>58-608</td><td>Mikroskopları kalibre etmek için kullanılır</td></tr><tr><td>FLEX-A-TOP FT-38 CAS</td><td>ESD Plastik Kaplar</td><td>FT-38-CAS</td><td>Spikülleri depolamak için kullanılır</td></tr><tr><td>Plastik Flakon Bullseye Seviyesi</td><td>McMaster Carr</td><td>2147A11</td><td>Sahneyi tesviye etmek için kullanılır</td></tr><tr><td>Analitik Terazi</td><td>Mettler Toledo</td><td>MS105DU</td><td>Ağırlıkları kütle kalibrasyonu için kullanılır</td></tr></tbody></table>

deniz sünger spicules mekanik özelliklerini ölçmek için bir milimetre ölçek bükülme test sistemi

A Millimeter Scale Flexural Testing System for Measuring the Mechanical Properties of Marine Sponge Spicules

Çok biyolojik yapıları (LBBSs) taşıyan yükleme — tüy rachises ve spicules gibi — küçük (&#60; 1 mm) ama değil mikroskobik. Bu LBBSs bükülme davranışını ölçme kökenleri dikkate değer mekanik işlevlerini anlamak için önemlidir.
Üç nokta bükme test ölçebilirsiniz özel olarak oluşturulmuş bir mekanik test aygıtı kullanarak performans 10-5 101 N talebiyle 10-7 10-2 m arasında değişen çeşitli zorlar için bir protokol açıklar. Mekanik test cihazlarıyla birincil avantajı kuvvet ve yer değiştirme kapasiteleri farklı LBBSs için kolaylıkla ayarlanabilir olmasıdır. Cihazın çalışma prensibi bir Atomik kuvvet mikroskobu, benzer. Yani, güç LBBS için bir konsol sonu iliştirilmiş bir yükleme noktası tarafından uygulanır. Yükleme noktası deplasman bir fiber optik deplasman algılayıcı ile ölçülmüş ve ölçülen prensibine göre sertlik kullanarak bir güç dönüştürülür. Cihazın güç aralığı farklı stiffnesses cantilevers kullanılarak ayarlanabilir.
Yetenekleri deniz sünger Euplectella aspergillumiskelet öğeleri üzerinde üç sayılık bükme testleri gerçekleştirerek gösterildiği. İskelet öğeleri — spicules bilinen — yaklaşık 50 µm çapı olan silis iplikleri. Biz spicules bir üç nokta bükme fikstür bir ≈1.3 mm aralığı ile montaj mekanik test aygıtın ayarlanması için yordamlar açıklar ve bir bükme performans test edin. İğne ve onun saptırma uygulanan kuvvet bulunduğu konumda uygulanan kuvvet ölçülür.

Herhangi bir mekanik test en temel çıkış örnek ve deplasman kuvvet uygulandığı yerde uygulanan kuvvet büyüklüğü vardır. Üç nokta bükme test durumunda LPT tarafından uygulanan kuvvet büyüklüğü elde etmek için hedeftir <img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq13.jpg"> ve örnek'ın kesit LPT içinde altında çıkarılması <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq4.jpg"> yön, <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq14.jpg"> . ...

Biz özel olarak oluşturulmuş bir mekanik test aygıtı kullanarak alt milimetre ölçek lifler üzerinde üç sayılık bükme testleri gerçekleştirmek için bir protokol mevcut. Cihazın Kuvvetleri en fazla 10 N 20 µN kadar ölçebilir ve bu nedenle çeşitli lif boyutları hizmet verebilir.

Deniz sünger Spicules mekanik özelliklerini ölçmek için bir milimetre ölçek bükülme test sistemi

Many load bearing biological structures (LBBSs)&#8212;such as feather rachises and spicules&#8212;are small (&#60;1 mm) but not microscopic. Measuring the ...

Bu deneyin genel amacı, çapları 10 ile 100 mikrometre arasında olan liflerin eğilme davranışını ölçmektir. Bu yöntem, deniz süngeri spiküllerinin mukavemet ve sertlik özellikleri gibi biyolojik yapıların mekanik davranışı hakkındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, farklı boyutlara ve elastik özelliklere sahip çok çeşitli malzemelerin mekanik davranışını ölçmek için kullanılabilmesidir.Bu yöntem, spiküllerin mekanik davranışı hakkında fikir verebilse de, bitki sapları ve tüy rahisleri gibi diğer yük taşıyan biyolojik yapılara da uygulanabilir. Başlamak için, 4-40 numaralı soket başlı vidaları kullanarak yük noktasını konsola takın. Yükleme noktasını takarken konsol kollarını plastik olarak deforme etmemeye dikkat edin.Ardından, yük noktası ucunu konsol plakasından uzağa yerleştirin ve 6-32 numaralı soket başlı vidaları kullanarak konsolu plakaya gevşek bir şekilde takın. Ardından, 1/8 inç hizalama pimlerini konsol ve plakadan geçirin, vidaları sıkın ve ardından hizalama pimlerini çıkarın. Sensör mikrometresini saat yönünün tersine çevirerek fiber optik yer değiştirme sensörünü mümkün olduğunca geri çekin.Ardından, yük noktası ucu negatif

a-millimeter-scale-flexural-testing-system-for-measuring-mechanical

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Için Mekanik-adaptif Polimer Nanokompozitler bir çevre kontrollü Mikrogerilim Test<em&gt; Ex vivo</em&gt; Karakterizasyonu

Sebat uzunluğu veya biyopolimerlerin eğilme rijitliği ölçmek için bir yöntem tarif edilmiştir. Yöntem deneysel olarak bireysel mikrotübül kalıcılığı uzunluğunu belirlemek için bir kinesin tahrik mikrotübül kayma deneyi kullanmaktadır ve aktin bazlı kayma deneyleri için uyarlanabilir.

Kayma Tahliller kullanma Biyopolimerler eğilme Katılığı Ölçümleri

Bu makalede kompleks anizotropik çift eksenli mekanik deformasyona karşı tek bir hücre yanıtları araştırmak ve biyolojik dokuların mekanik özelliklerini ölçmek için kullanılabilen yeni bir germe platformu sunmak.

Hücre ve Doku mechanobiology Applications A Novel Germe Platformu

Bu kağıt mekansal ilişkili kimyasal, yapısal ve nanoindentation kullanarak Atractosteus spatula katmanlı ölçeği (A. spatula) mekanik özelliklerinin incelenmesi için kullanılan yöntemler sunar, Fourier dönüşümü kızılötesi (FTIR) spektroskopisi, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve X- ışını tomografi (X-ışını BT) bilgisayarlı. Deney sonuçları, koruyucu, biyolojik malzemelerin tasarım ilkelerini araştırmak için kullanılmıştır.

Çok katmanlı Balık Ölçekler (Of Karakterizasyonu<em&gt; Atractosteus spatula</em&gt;) Nanoindentation, X-ray CT, FTIR ve SEM kullanma

Polimerlerin ve elyaf takviyeli polimer kompozitlerin hizmetteki dayanıklılığı, tasarımları ve duruma dayalı bakım için kritik bir husustur. Eşzamanlı mekanik ve çevresel yüklerin etkisinin araştırılması için yeni, düşük maliyetli bir laboratuvar test platformu sunuyoruz ve daha verimli ancak daha güvenli kompozit yapıların tasarlanmasına yardımcı olabiliriz.

Polimer Dayanıklılık Çalışmaları ve Eşzamanlı Hygrothermo-mekanik Uyaranlara altında Fiber takviyeli kompozitler Polimer A Test Platformu

Beynin viskoelastik mekanik özelliklerini mikro, mezo ve makro ölçeklerde karakterize etmek için bir dizi teknik sunuyoruz.

Atomik Kuvvet Mikroskobu, Darbe girinti ve reometre kullanarak Beyin Doku Ölçekli Mekanik Özellikleri karakterize

Yüzeyler ile sertlik kilopascal aralıktaki hücreler yanıt fizyolojik ilgili mikro-çevre sertlik olarak çalışmaya yararlıdır. Sadece bir widefield floresan mikroskop kullanarak, yumuşak silikon jelleri, Young katsayısı ile uygun bir küre bir girinti kullanarak belirlenebilir.

Yumuşak silikon yüzeylerde sertlik ölçüm Widefield floresan mikroskop kullanarak Mechanobiology çalışmaları için

Çalışmanın amacı, yüksek mukavemetli Aramid veya ultra yüksek-molar-kütle polietilen bazlı esnek tek yönlü kompozit laminat malzemelerin doğru mekanik testleri için tutarlı numuneler hazırlamak için protokoller geliştirmektir ve Bu malzemeler üzerinde yapay yaşlanma gerçekleştirmek için protokoller.

Esnek tek yönlü kompozit laminatlar kesme prosedürleri, çekme testi ve yaşlanma

Bu makale, ıslak el yatırma/vakum torbası yöntemi kullanılarak elde edilen elyaf takviyeli polimer matrisli kompozit laminatlar için bir üretim sürecini açıklamaktadır.

Farklı İmalat İşlemleri ile Elde Edilen Cam Elyaf Takviyeli Polimer Kompozit Laminatların Mekanik Özelliklerinin Ölçülmesi

Bu protokol, küçük gerilme bölgesindeki mikroyapıların mekanik özelliklerini hassas şekilde ölçebilen bir sıkıştırma test cihazının konfigürasyonunu ve bu cihazla yapılan sistematik bir sıkıştırma testi yöntemini sunar. Önerilen cihaz, çeşitli mikroyapıları ve polimer bazlı malzemelerin mekanik davranışlarını analiz etmek için kullanılabilir.

Küçük Deformasyonlarda Sıkıştırıcı Gerilme-Deformasyon Yanıtının Ölçümü

Öğrenin, deniz sünger spiküllerinin mekanik özelliklerini ölçmek için milimetre ölçekli üç nokta bükülme testi yöntemini. Bu teknik, biyolojik yapıların esneklik ve dayanım davranışlarını incelemek için kullanılır.

Deniz sünger Spicules mekanik özelliklerini ölçmek için bir milimetre ölçek bükülme test sistemi

Daha fazla video keşfet