近有人問(wèn)我們,，我們的機(jī)械測(cè)試儀是否有能力評(píng)估單纖維人發(fā)的機(jī)械性能,。在我們的實(shí)驗(yàn)室里，一位科學(xué)家

一直致力于這項(xiàng)可行性研究,。

這項(xiàng)工作中困難的部分是開(kāi)發(fā)合適的夾具,，以便輕松地將頭發(fā)安裝在測(cè)試儀上，以便能夠進(jìn)行拉伸和扭轉(zhuǎn)測(cè)試,。

經(jīng)過(guò)幾次嘗試,，發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)單和可重復(fù)的安裝方法是基于使用一對(duì)現(xiàn)成的注射器針頭。在工作臺(tái)上,，將頭發(fā)纖維通過(guò)

兩根針頭相對(duì)插入,，并以預(yù)定的規(guī)格間隙隔開(kāi)。在每根針的塑料腔中涂上一滴氰基丙烯酸酯膠,，以將頭發(fā)固定到位,。

Mach-1 上安裝了兩個(gè)與普通注射器具有相同錐形形狀的針尖支架。這兩個(gè)支架在 17N 多軸測(cè)力傳感器下方的測(cè)試室

中心相對(duì)固定,。

將負(fù)載歸零后,，并考慮垂直平臺(tái)的相對(duì)位置，使用 Mach-1 Motion 的“查找接觸"功能測(cè)量*伸展時(shí)頭發(fā)的初始

長(zhǎng)度（未施加負(fù)載時(shí)）。以 0.5,、1 和 2 Hz 的頻率在彈性區(qū)域內(nèi)進(jìn)行 30 個(gè)循環(huán)的正弦變形,。根據(jù)MA056-SOP04-D進(jìn)

行動(dòng)態(tài)機(jī)械測(cè)試分析，以提取復(fù)雜的拉伸儲(chǔ)能和損耗模量分量,。動(dòng)態(tài)測(cè)試顯示相位幅度隨著頻率的增加而增加,。這一結(jié)果

是意料之中的，并解釋了塑性變形（損耗模量）隨著頻率的增加而增加,。

拉伸模量和極限拉伸強(qiáng)度也被測(cè)量和計(jì)算（Mach-1 分析軟件）在拉伸負(fù)載斜坡到失效期間（參見(jiàn)圖 2 - 拉伸測(cè)試輸出直

到失效）,。結(jié)果發(fā)現(xiàn)與文獻(xiàn) (Lee, 2012) 一致：極限抗拉強(qiáng)度為 930 MPa，彈性模量為 6.5 GPa,。其他測(cè)試是使用旋轉(zhuǎn)臺(tái)

完成的,，以對(duì)頭發(fā)施加扭轉(zhuǎn)直到發(fā)生斷裂。對(duì)于兩個(gè)樣品,，故障前的結(jié)果分別為 175 和 179 圈,。帶有 10X 鏡頭的攝像頭

用于實(shí)時(shí)可視化光纖的扭轉(zhuǎn)。

在扭轉(zhuǎn)過(guò)程中，圍繞 Z 軸產(chǎn)生的扭矩太低,，無(wú)法通過(guò) 17N 多軸測(cè)力傳感器測(cè)量,。然而，由扭轉(zhuǎn)引起的頭發(fā)垂直收縮

產(chǎn)生了垂直收縮力,，該收縮力由細(xì)胞的 Fz 通道測(cè)量,。假設(shè)通過(guò)對(duì)該測(cè)試配置的適當(dāng)理論建模，該軸向載荷可用于間

接測(cè)量頭發(fā)的扭轉(zhuǎn)剪切強(qiáng)度,。

文獻(xiàn)中也提出了量化纖維扭轉(zhuǎn)特性的不同間接方法,。例如，通過(guò)將初始標(biāo)距與斷裂前的轉(zhuǎn)數(shù)聯(lián)系起來(lái),，可以獲得斷裂

角的理論值,。根據(jù)基本分析，發(fā)現(xiàn)斷裂角度在 26° 和 33° 之間,。