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学术知识

冷热台在拉伸实验中的应用

拉伸测试,作为材料力学的重要评估手段,旨在揭示材料在拉伸应力作用下的行为特性。拉伸冷热台测试过程中,一端固定材料,另一端施加拉力并逐渐增加,同时记录材料的应力与应变变化。通过应力-应变曲线的分析,可获取材料的关键性能参数。这些参数包括但不限于:

抗拉强度,即材料在拉伸至断裂前所能承受的最大力,是评估材料强度的核心指标;

断裂伸长率,表示材料在断裂前的最大拉伸长度,反映材料的延展性;

弹性模量,代表材料在拉伸过程中的刚度,即应力与应变之比,体现材料的弹性与刚度;

屈服强度,指材料开始发生塑性变形时的应力值,是评估材料塑性变形性能的重要依据。


变温冷热台在低温或变温条件下进行拉伸测试,具有多重意义:

(1)研究材料在不同温度下的行为特性,对于材料的改进与设计具有指导意义;

(2)通过对比不同温度下的测试结果,可以为工程师在实际应用中选择最合适的材料提供决策支持,从而提高产品的可靠性与耐用性。

(3)可以模拟材料在实际工作环境中的受力状态,如航空航天、能源储存等领域中的低温或变温条件,从而更准确地评估材料的性能;

(4)通过测试,可以深入了解材料在极端温度下的可靠性及耐久性,为材料的选择与应用提供重要依据;


同时拉伸为力学性能,可以将电性、光性、磁性等综合性能下的变化。例如,在柔性电子学与生物医学领域展现出广阔的应用前景的热点材料,如导电型聚二甲基硅氧烷(PDMS)。通过将其与导电填料(如石墨烯/氧化锌)复合,旨在开发出兼具导电性与柔性的新材料。在此过程中,变温拉伸测试发挥着关键作用。通过该测试,可以全面评估导电PDMS复合材料在不同温度下的机械性能,在不同温度下不同应变下的导电性能,如图1,为其在实际应用中的优化与选择提供重要依据。具体来说,通过变温拉伸测试,可以获得以下关键参数:

抗拉强度、断裂伸长率与弹性模量,分别反映材料在不同温度下的力学行为;

导电性能,则直接体现材料在不同温度下不同拉伸应变下的导电能力。这些参数的获取对于导电PDMS复合材料的应用具有重要意义:

首先,它可以帮助研究人员了解材料在不同温度环境下的适应性,从而为其在极端温度条件下的应用提供指导;

其次,通过对比不同温度下的性能变化,可以为材料的优化与改进提供方向,如调整材料配方或制备工艺等;

最后,了解材料在变温下的机械性能,可以为柔性电子设备的设计提供重要依据,确保设备在各种工作环境下的可靠性与稳定性。综上所述,变温拉伸测试在导电PDMS复合材料的研究与应用中发挥着关键作用,为材料性能的优化、选择与应用提供了重要支持与指导。


为实现低温/变温拉伸性能的测试,通过变温冷热台(HCS-1L)进行拉伸结构的设计,和电学测试系统(如安捷伦、是德等厂家的源表,测试I-V特性等)进行匹配,实现电学性能测试设备与样品的电信号传导,从而实现78-600K范围内的介电性能测试,武汉光谷薄膜技术有限公司可提供全套解决方案。

实验冷热台(HCS-1L)是能够提供很好的温度梯度和高稳定性的温度场,具有78--600K的宽温度范围、0.1K的高精度控温等特性,并可以为客户设计定制化样品台,匹配客户检测设备,可实现在低温下或变温下电学、磁学、电磁学、光学、光电学、热力学、力学、声学等性能测试。

图片1


图1 石墨烯/ZnO/PDMS的拉伸特性和变温电性能

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