近有人問我們，我們的機(jī)械測試儀是否有能力評估單纖維人發(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發(fā)合適的夾具，以便輕松地將頭發(fā)安裝在測試儀上，以便能夠進(jìn)行拉伸和扭轉(zhuǎn)測試。

經(jīng)過幾次嘗試，發(fā)現(xiàn)簡單和可重復(fù)的安裝方法是基于使用一對現(xiàn)成的注射器針頭。在工作臺上，將頭發(fā)纖維通過

兩根針頭相對插入，并以預(yù)定的規(guī)格間隙隔開。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 多軸測力傳感器下方的測試室

中心相對固定。

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

長度（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（參見圖 2 - 拉伸測試輸出直

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。其他測試是使用旋轉(zhuǎn)臺

完成的，以對頭發(fā)施加扭轉(zhuǎn)直到發(fā)生斷裂。對于兩個(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)過程中，圍繞 Z 軸產(chǎn)生的扭矩太低，無法通過 17N 多軸測力傳感器測量。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 通道測量。假設(shè)通過對該測試配置的適當(dāng)理論建模，該軸向載荷可用于間

接測量頭發(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，通過將初始標(biāo)距與斷裂前的轉(zhuǎn)數(shù)聯(lián)系起來，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。