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宜建制備多用途 “微質構儀”
點擊次數:221 發布時間:2021-11-30
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宜建的 “微質構儀"


微質構儀包括力學測控系統,形變可視化記錄系統,數據處理軟件。其中力學測控系統主要包括毫米級探頭,力傳感器,納米位移臺,數據采集卡,信號調理器。形變可視化記錄系統由顯微鏡和相機在電腦上成像和保存。數據處理軟件可直接得出樣品的各種質構特性。

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這款微質構儀通過施加一個可控的負載至產品,并以負載和時間或位移的形式記錄下產品的受力響應,從而產生形變曲線。通過分析曲線可以得到產品的物理特性。

“微質構儀"顧名思義,和傳統的質構儀相比是微型的。微型體現三個方面,第一:探頭的尺寸(比如0.2mm-1mm)。第二:實驗時加載的距離(微米級別)。第三:樣品的形變是微小的。

微質構儀的力傳感器的分辨率為0.05 mN,最大載荷可達30克。信號放大器可以將壓力傳感器產生的微弱電信號放大。具有良好的線性度和穩定性。數據采集卡的頻率在20Hz ~ 1000Hz之間,易于編程和控制。微米位移工作臺行程20mm,便于固定在其上的壓力傳感器上下移動。微質構儀的力傳感器非常敏感,配有橡膠阻尼隔震臺來消除不必要的干擾。顯微鏡和攝像機,采用計算機控制、可拍攝記載實驗過程。

微質構儀的圓柱形探針直徑可分別為1 mm、0.5 mm、0.2 mm,甚至可以更小。探針的形狀也可以是球形和圓錐形。微質構儀有4種測試模式,包括:一個單壓縮循環,壓縮并保持,多次壓縮,凝膠強度試驗。通過分析力和位移曲線或者力和時間曲線,可以得到樣品的各項質構特性,例如:硬度,脆性,內聚性,彈性,膠著性,咀嚼性,回復性,粘性,泊松比,溶劑擴散系數,粘性松弛時間和粘性松弛程度(凝膠類樣品)。

使用微質構儀實驗時,只需對樣品的加載距離設置到幾十到幾百微米,對此我們稱之為壓痕實驗。微小的形變基本不會對樣品本身帶來任何的損傷。但足以使力傳感器感受到電信號,從而通過軟件分析出樣品的質構特性。對于樣品本身特別小,不易夾持,不易做拉伸實驗的,微質構儀也是一個很不錯的選擇。很多樣品制備不易且費用較高,微質構以在測量時可以保證不損壞,讓樣品得以繼續使用。而且實驗的整個過程都可以通過顯微鏡和攝像機觀測到并記錄下來。

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該儀器已經用來研究乳清蛋白水凝膠的粘彈性,乳清蛋白水凝膠的應力松弛實驗,非共價相互作用在凝膠pH值為2-11的熱定形乳清蛋白水凝膠堿性溶解中的作用。目前也應用于各種食物,熟米,綠豆等,還有超薄硅膠材料,噴霧過的粉末,以及噴霧后的單液滴的硬度的測量等等。

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