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掃描電鏡中拉伸臺(tái)是常見的原位材料力學(xué)性能分析選配件（圖1），主要用于形變或斷裂微區(qū)分析，可以實(shí)時(shí)觀察到裂紋開裂過程，對(duì)于材料斷裂機(jī)理研究非常有幫助。

飛納電鏡工程師在原位拉伸試驗(yàn)中進(jìn)行多次探索，做出非常多有意思的結(jié)果，幫助科研人員從微觀解讀和認(rèn)識(shí)材料的開裂、失效機(jī)制，并進(jìn)一步對(duì)材料進(jìn)行提升。這些材料包括金屬、皮革、薄膜材料、橡膠等。

在這些試驗(yàn)中，不僅可以記錄、拍攝樣品斷裂瞬間的形貌特征，還可以實(shí)時(shí)控制樣品在拉伸過程中的應(yīng)變量（ε）、應(yīng)變速度（?）、疲勞試驗(yàn)循環(huán)次數(shù)（N）等物理量，并通過力學(xué)傳感器實(shí)時(shí)讀取加載在樣品表面上的力，繪制應(yīng)力應(yīng)變曲線，從多個(gè)維度對(duì)樣品屬性進(jìn)行探究。

圖一：飛納電鏡拉伸臺(tái)

皮革拉伸試驗(yàn)中，可以直觀看到皮革中強(qiáng)化韌性纖維在斷裂過程中起到的作用。

皮革的原位動(dòng)態(tài)斷裂過程

再如這組疲勞測(cè)試實(shí)驗(yàn)，工程師對(duì)樣品進(jìn)行了數(shù)次應(yīng)力加載-釋放循環(huán)（圖3），在預(yù)制裂紋邊上發(fā)現(xiàn)了新生裂紋的萌生與長(zhǎng)大過程，這對(duì)于從微觀角度理解材料抗疲勞性能具有非常大的幫助（圖4）。

圖3 原位疲勞裂紋實(shí)驗(yàn)過程中的應(yīng)力循環(huán)

圖4 原位拉伸臺(tái)的疲勞試驗(yàn)
（a）實(shí)驗(yàn)前270× （b）實(shí)驗(yàn)后270×（c）實(shí)驗(yàn)前5000× （d）實(shí)驗(yàn)后2000×

近期，飛納電鏡對(duì)拉伸臺(tái)的應(yīng)用進(jìn)行了新的探索，對(duì)于適用領(lǐng)域進(jìn)行了全新的嘗試。

靜電紡絲斷裂過程

靜電紡絲通常不具備較高的抗拉性能，但是隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛化，人們對(duì)于這種具有優(yōu)異過濾性能的新型輕量化材料提出了更多的性能需求，如耐火性能、拉伸性能、抗疲勞性能等，以適應(yīng)更多維度的使用場(chǎng)景。

在本實(shí)驗(yàn)中，工程師將紡絲厚度增加，粘附在拉伸臺(tái)上，并進(jìn)行了預(yù)制裂紋處理，這些紡絲在拉伸過程中也會(huì)隨著預(yù)制裂紋位置的應(yīng)力集中逐漸開裂。通過拉伸臺(tái)的調(diào)速功能，可以使用更慢的速度來重現(xiàn)這一過程。此結(jié)果的呈現(xiàn)可以幫助研究者更好地判斷靜電紡絲的纖維走向與失效方式之間的聯(lián)系，從而提出改進(jìn)方案。

靜電紡絲材料在應(yīng)力作用下開裂的原位拉伸觀察

靜電紡絲材料在應(yīng)力作用下開裂的原位拉伸觀察

新型織物的壓縮回復(fù)過程

將多層新型布料堆疊起來，放置在拉伸臺(tái)兩壓頭之間，并讓拉伸臺(tái)壓頭反復(fù)進(jìn)行壓縮、松開運(yùn)動(dòng)，在幾組壓縮回復(fù)過程中，織物上的纖維表現(xiàn)出了較好的回復(fù)性能，經(jīng)過多次試驗(yàn)，纖維的形狀沒有發(fā)生明顯變化、亦無可見斷裂發(fā)生。

纖維壓縮回復(fù)實(shí)驗(yàn)視頻