水凝膠機械性能壓縮測試

生物醫(yī)用水凝膠作為現(xiàn)代生物醫(yī)用材料的重要類別之一，其在使用前必然要經(jīng)過嚴(yán)格的性能評估檢測。通常，水凝膠的性能檢驗內(nèi)容一般包含物理特性、化學(xué)特性、生物特性等。其中，作為材料的基本性質(zhì)之一，力學(xué)性能是水凝膠作為材料使用的一項重要指標(biāo)。蘇州保曼水凝膠機械性能測試儀將帶大家了解水凝膠力學(xué)性能相關(guān)測試方法壓縮法進(jìn)行介紹：

當(dāng)軟材料（凝膠、彈性體或生物組織）被壓縮超過臨界應(yīng)變時，其光滑表面會形成折痕。在此過程中，折痕附近的材料顆粒經(jīng)歷加載和卸載路徑。如果材料是彈性的，加載和卸載不會耗散能量，折痕會在大約 0.35 的臨界應(yīng)變處出現(xiàn)。然而，如果材料是非彈性的，加載和卸載會耗散能量，并且折痕預(yù)計會在更高的臨界應(yīng)變下出現(xiàn)。在這里，我們使用藻酸鹽-聚丙烯酰胺水凝膠研究了非彈性對折痕發(fā)生的影響。這種水凝膠由兩個互穿的聚合物網(wǎng)絡(luò)組成：共價交聯(lián)的聚丙烯酰胺網(wǎng)絡(luò)和離子交聯(lián)的藻酸鹽網(wǎng)絡(luò)。前者有彈性，有彈性，而后者拉開拉鏈很小，會造成無彈性。我們通過改變海藻酸鹽的濃度來制備具有不同程度的非彈性的海藻酸鹽-聚丙烯酰胺水凝膠。我們的實驗證實，更大程度的非彈性會導(dǎo)致更大的折痕臨界應(yīng)變。這項研究展示了一個例子，即材料的化學(xué)性質(zhì)影響折痕的力學(xué)。

壓縮-卸載循環(huán)測試通常表征材料的抗疲勞性能。當(dāng)材料為彈性體時，加載和卸載遵循相同的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，并且不耗散能量。當(dāng)材料為非彈性體時，加載和卸載遵循不同的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，兩條曲線圍成的面積為材料單位體積的耗散能量（這里只考慮單軸應(yīng)力下材料的加載和卸載）。由于網(wǎng)絡(luò)和交聯(lián)的不均勻分布，大多數(shù)常規(guī)水凝膠容易出現(xiàn)輕微的裂縫和缺陷，并表現(xiàn)出脆性破壞。這種能量耗散機制，可以提高水凝膠的強度、韌性、抗疲勞性和對缺口不敏感性。