Mikroskopa Monte Y Şekilli Kesme Testlerinin Yapılması

Y şeklindeki kesim, arıza enerjisini ve yumuşak katılarda kritik bir yüzey oluşturma bağlantı ölçeğini ölçer. Bu tekniği bir mikroskopa dahil etmek, bu miktarları yöneten mikroyapısal mekanizmaların çözülmesini kolaylaştırır. Ön tekerlek yüklemesine özgü büyük ekili çatlağın aksine, bu protokol, iç arıza sürecini görüntülemek için gereken görüş alanını azaltmak için plaka kaynaklı gerilme lokalizasyonunu kullanır.

Yaklaşım, yumuşak sentetik materyallerin ve biyolojik yumuşak dokuların başarısızlığı hakkında fikir verebilir. Başlamak için, orijinal aşamaya monte edilmiş slayt tutucuyu özel bir numune tutucu ile değiştirin ve montajı mikroskopa takın. Açı ayarı parmak vidasını gevşeterek ve ardından doğrusal slaytı hareket ettirerek kabın açısını ayarlayın.

Bir açıölçerle ölçtükten sonra açıyı ayarlayın ve açı ayarı başparmak vidasını sıkın. Bacak ve numune orta düzlem tetası arasındaki açı 8 ila 45 derece arasında ayarlanabilir. Aparatın arkasındaki iki dikey kasnağı kurun.

İnce dikdörtgen bir polidimetilsiloksan veya PDMS numunesini, daha büyük bir tabakadan keserek veya doğru boyutlarda bir kalıp kullanarak hazırlayın. Boyutlar değişebilir, ancak üç milimetre veya daha az kalınlığa sahip bir numune için 1 1/2 santimetre veya daha az genişlikte bir başlangıç yapılması önerilir. Y şeklindeki numuneyi oluşturmak üzere numuneyi merkez çizgisi boyunca üç santimetre uzunlamasına kesmek için bir tıraş bıçağı kullanın.

Bu bağlantı değişebilir, ancak bacaklar tırnakları barındıracak kadar uzun, ancak ölçüm için kesilmemiş bir numune bırakacak kadar kısa olmalıdır. Bir işaretleyici veya mürekkep kullanarak, yük altındaki üç numune bacağının her birinde uygulanan gerilmeyi ölçmek için ince bacakların her birine ve numunenin gövdesine ortalanmış ve yaklaşık bir santimetre ayrılmış iki işaret yerleştirin. Her bacağın ucuna 3D baskılı veya lazer kesimli bir sekme takmak için yapışkan benzeri siyanoakrilat yapıştırıcı kullanın.

İki uzunlukta ince oltayı ölçün ve kesin. Mekanizma boyunca dış kasnak setine iç yönlendirme için yaklaşık 30 santimetre hat gereklidir. Dış kasnaklardan geçen çizgilerin sonuna beş gramlık tartım plakaları takın ve diğer ucunu her bir bacaktaki tırnağa bağlayın.

Numune tutucu parmak vidasını kullanarak numunenin tabanını kelepçeleyin ve her bir bacak için çizgiyi kasnak sisteminin her iki tarafına yönlendirin. Açı ayarlama mekanizmasının alt tarafına karşı bir kamera tutarak numune ihmal edilebilir ağırlık altındayken numunenin üstten fotoğrafını çekin. Açı dışı efektleri en aza indirmek için kameranın örnek düzleme paralel olduğundan emin olun.

Dış kasnakların yakınındaki oltanın her iki ucuna 75 gramlık istenen ön yük ağırlığını ekleyin. Bu malzeme ve numune geometrisi kombinasyonu için istenirse yırtılma katkısını değiştirmek için bu miktarı 150 grama yükseltin veya 50 grama düşürün. Üç yönlü mikro ayarlama aşamasının Z bileşenini kullanarak oltayı en alçak kasnaktan numune ayaklarının Z düzlemiyle hizalayın.

Ağırlık eklendikten sonra numunenin ikinci bir fotoğrafını çekin. Beklenen bıçak ucunu yaklaşık olarak hedefin görüş alanına yakın bir yere yerleştirin. Jilet bıçağını karşılık gelen bıçak klipsine yerleştirin ve bıçağı ayarlanmış bir vida ile yerine sabitleyin.

Bu kırpılmış tıraş bıçağını yük hücresine bağlı bıçak klipsi yuvasına kaydırın. Daha yakın görüntüler isteniyorsa, 2,5x mikroskop hedefini veya 20x'e kadar yüksek bir hedefi seçin ve iletilen ışık ayarını kullanarak gerekirse numunenin arkasındaki ışığı artırın. Bıçak yerindeyken, ucu hedefe uygun çalışma mesafesine getirmek için gerekirse dikey ayarlama sistemini kullanarak mikroskobu bıçağın en yakın yüzeyine odaklayın.

Üç yönlü mikro ayarlama aşamasının yalnızca X ve Y yönlerini kullanarak tıraş bıçağını mikroskobun görüş alanı içinde dikkatlice hizalayın. Mikroskopu numuneye odaklayın ve mikroskop X / Y aşamasını çevirerek çatlak ucunu tıraş bıçağı ile hizalayın. Bu, numunenin orta düzleminin açı ayarlama mekanizmasının orta düzlemiyle hizalanmasını sağlar.

Yük hücresi veri alımı için kullanılan kodu açın ve Kaydı Başlat düğmesini tıklatarak yük hücresi verilerini kaydetmeye başlayın. Mikroskop aşaması kontrolünü kullanarak numuneyi sabit hızda bir santimetre veya daha fazla tıraş bıçağına doğru çevirin. Mikroskopun görüntüleme arayüzünü kullanarak aynı anda görüntü toplayın.

Mikroskop X/Y aşaması durduğunda, Kaydı Durdur Verileri kaydetmeyi durdurmak ve yükleme ve zaman yanıtının bir metin dosyasını otomatik olarak kaydetmek için düğmesine basın. Ultra keskin bir bıçak kullanan polidimetilsiloksan için kuvvet-zaman eğrisi burada gösterilmiştir. Eğrinin elastik yükleme, kesme başlatma, kararlı durum kesme ve boşaltma bölgeleri grafikte etiketlenir.

Bu veriler, tipik olarak kesim başlatma için gerekli olan yüksek bir başlangıç kuvvetini, ardından kararlı durum kesimini gösteren sabit bir kuvveti göstermektedir. Kesme kuvveti, bu kararlı devlet rejimi içindeki kuvvetin maksimum değeridir. Burada gösterilen kırmızı daireler, mikroskop tarafından elde edilen belirli görüntülere karşılık gelir.

Benek deseni hareketinin gözlemlenmesini kolaylaştırmak için sarı bir daire eklenmiştir ve bu sayılar görüntü zaman damgalarını ve saniyelerini gösterir. Ölçülen kararlı durum kesme kuvveti, bacak açısı tetası, numune kalınlığı T, ön yük f ve bıçak yarıçapının deneysel test parametreleri ile birleştirildiğinde, gösterilen denkleme göre kararlı durum kesme enerjisini verir. Burada, bu koşullar için literatürde daha önce bildirilen kesme enerjisini başarıyla çoğaltıyoruz.

Y şeklindeki kesimi mikroskopa dahil ederek, floresan problar, otofloresan ve tam alan mukavemet teknikleri aracılığıyla yumuşak-katı ve yumuşak doku yetmezliğine mikroyapısal katkıların miktarını sağlıyoruz.