V500C 单纤维丝的拉伸测试仪器

当我们被问到我们的力学测试仪是否具有评估单纤维人发力学性能的能力时，我们对此进行了评估。 在我们的实验室 中，这项工作困难的部分是开发合适的夹持夹具，以将头发轻松安装到测试仪上，以执行拉伸和扭 转测试。经过几次尝试，发现直接，可重复的安装方法是基于使用一对现成的注射器针尖。在工作台上，将毛发纤维穿入彼此面对的两个针头，并以预定的标尺间隙隔开。将一滴氰基丙烯 酸酯胶滴到每个针的塑料腔中，以将头发固定到位。 在Mach-1?上安装了两个具有与普通注射器相同的锥形形状的针尖支架。 这两个支架在17N多轴测力传感器下的测试腔室中心彼此相对固 定。 然后将双针毛发组件牢固地插入固定器上。 将载荷归零后，考虑到垂直移动台的相对位置，使用Mach-1 Motion的“确定接触”功能测量（未 施加负载时）头发伸展时的初始长度。 在弹性区域中以0.5、1和2 Hz频率施加正弦形变形30 个循环。根据MA056-SOP04-D进行动态力学测试分析，以提取复杂的拉伸存储和损耗模量分量。动态测试显示相位幅度随频率增加而增加。 该结果是预期的，并解释了塑性变形（损耗模量）随 频率增加而增加。

在拉伸载荷启动到断裂过程中也测量和计算了拉伸模量和极限抗拉强度——拉伸测试输出至破坏 （Mach-1分析软件）。 发现结果符合文献（Lee，2012）：930 MPa ultimate tensile strength, 6.5 GPa elastic modulus。使用旋转台对头发施加扭力直至断裂发生，完成了其它测试。对于两个样 本，断裂前结果分别为175和179转。带有10倍镜头的摄像机馈入用于实时可视化纤维的扭转情 况。 甚至在断裂后仍保留头发的塑性扭转，可在显微镜下看到（使用20x显微镜的扭转后照片）。 在扭转过程中，绕Z轴产生的扭矩太低，无法用17N多轴测力传感器测量。但是，由扭转引起的头 发的垂直收缩会产生垂直收缩力，该收缩力由测力传感器的Fz通道测量。 假定通过对该测试配置 进行适当的理论建模，该轴向载荷可用于间接测量头发的扭转剪切强度。 文献中还提出了量化纤维扭转特性的不同间接方法。 例如，通过使初始标距与断裂前的转数相关 联，可以获得断裂角的理论值。 通过基本分析，发现断裂角在26至33°之间。