Y자형 절단은 연질 솔리드에서 파손 에너지와 임계 표면 생성 링크 스케일을 측정합니다. 이 기술을 현미경에 통합하면 이러한 양을 제어하는 미세 구조 메커니즘을 쉽게 풀 수 있습니다. 전륜 하중의 전형적인 대형 심어진 균열과 달리 이 프로토콜은 플레이트 유도 스트레치 위치 파악을 사용하여 내부 고장 프로세스를 이미지화하는 데 필요한 시야를 줄입니다.
상기 접근법은 연질 합성 물질 및 생물학적 연조직의 실패에 대한 통찰력을 제공 할 수있다. 시작하려면 원래 스테이지 장착 슬라이드 홀더를 맞춤형 샘플 홀더로 교체하고 어셈블리를 현미경에 부착합니다. 각도 조절 나비 나사를 풀고 선형 슬라이드를 움직여 컵의 각도를 설정합니다.
각도기로 측정 한 후 각도를 설정하고 각도 조정 나비 나사를 조입니다. 다리와 샘플 미드플레인 세타 사이의 각도는 8도에서 45도까지 조정할 수 있습니다. 장치 뒤에 두 개의 수직 풀리를 설치하십시오.
폴리디메틸실록산 또는 PDMS의 얇은 직사각형 샘플을 더 큰 시트에서 절단하거나 올바른 치수의 금형을 사용하여 준비합니다. 치수는 다를 수 있지만 두께가 3mm 이하인 샘플의 경우 너비가 1 1/2cm 이하인 것이 좋습니다. 면도날을 사용하여 중심선을 따라 세로로 3cm 떨어진 샘플을 절단하여 Y자형 샘플을 만듭니다.
이 링크는 다를 수 있지만 다리는 탭을 수용할 수 있을 만큼 충분히 길어야 하지만 측정을 위해 절단되지 않은 샘플을 남길 수 있을 만큼 짧아야 합니다. 마커 또는 잉크를 사용하여 얇은 다리와 샘플 몸체 각각에 약 1cm 정도 중앙에 두 개의 표시를 배치하여 하중을 받는 세 개의 샘플 다리 각각에 적용된 스트레치를 측정합니다. 접착제와 같은 시아 노 아크릴 레이트 접착제를 사용하여 각 다리 끝에 3D 인쇄 또는 레이저 절단 탭을 부착하십시오.
얇은 낚싯줄의 두 길이를 측정하고 자릅니다. 메커니즘을 통해 외부 풀리 세트로 내부 라우팅하려면 약 30cm의 라인이 필요합니다. 외부 풀리를 통과하는 선의 끝에 5g의 계량판을 부착하고 다른 쪽 끝을 각 다리의 탭에 묶습니다.
샘플 홀더 나비 나사를 사용하여 샘플 베이스를 고정하고 풀리 시스템의 각 측면을 통해 각 다리의 라인을 라우팅합니다. 각도 조정 메커니즘의 아래쪽에 카메라를 대고 샘플이 무시할 수 있는 무게에 있는 동안 상단에서 샘플 사진을 찍습니다. 오프 앵글 효과를 최소화하기 위해 카메라가 샘플 평면과 평행한지 확인하십시오.
외부 도르래 근처의 낚싯줄 양쪽 끝에 원하는 75g의 예압 중량을 추가합니다. 이 양을 150g으로 늘리거나 50g으로 줄여 재료와 샘플 형상의 조합에 대해 원하는 경우 인열 기여도를 변경합니다. 3방향 미세 조정 단계의 Z 구성 요소를 사용하여 가장 낮은 풀리의 낚싯줄을 샘플 다리의 Z 평면에 맞춥니다.
무게가 추가 된 후 샘플의 두 번째 사진을 찍습니다. 예상되는 블레이드 팁을 대물렌즈의 시야에 가깝게 대략적으로 배치합니다. 면도날을 해당 칼날 클립에 놓고 고정 나사로 면도날을 제자리에 고정합니다.
이 잘린 면도날을 로드셀에 부착된 블레이드 클립 마운트에 밀어 넣습니다. 2.5x 현미경 대물렌즈를 선택하거나 더 가까운 이미지를 원하는 경우 최대 20x를 선택하고 투과광 설정을 사용하여 필요한 경우 샘플 뒤의 빛을 보강합니다. 블레이드가 제자리에 있는 상태에서 필요한 경우 수직 조정 시스템을 사용하여 블레이드의 가장 가까운 표면에 현미경의 초점을 맞추고 팁을 대물렌즈에 적합한 작동 거리로 가져옵니다.
3방향 미세 조정 단계의 X 및 Y 방향만 사용하여 현미경의 시야 내에서 면도날을 조심스럽게 정렬합니다. 현미경을 샘플에 집중시키고 현미경 X/Y 스테이지를 변환하여 균열 팁을 면도날과 정렬합니다. 이렇게 하면 샘플의 미드플레인이 각도 조정 메커니즘의 미드플레인과 정렬됩니다.
로드셀 데이터 수집에 사용된 코드를 열고 기록 시작 버튼을 클릭하여 로드셀 데이터 기록을 시작합니다. 현미경 스테이지 제어를 사용하여 샘플을 면도날 쪽으로 일정한 속도로 1cm 이상 변환합니다. 현미경의 이미징 인터페이스를 사용하여 동시에 이미지를 수집합니다.
현미경 X/Y 스테이지가 중지되면 기록 중지 버튼을 눌러 데이터 기록을 중지하고 부하 및 시간 응답의 텍스트 파일을 자동으로 저장합니다. 매우 날카로운 날을 사용하는 폴리디메틸실록산의 힘-시간 곡선이 여기에 나와 있습니다. 곡선의 탄성 하중, 절단 시작, 정상 상태 절단 및 언로딩 영역이 그래프에 표시됩니다.
이 데이터는 절단 시작에 일반적으로 필요한 높은 초기 힘과 일정한 힘이 뒤따르는 것을 보여 주며, 이는 정상 상태 절단을 나타냅니다. 절삭력은 이 정상 상태 체제 내에서 힘의 최대값입니다. 여기에 표시된 빨간색 원은 현미경으로 얻은 특정 이미지에 해당합니다.
스페클 패턴 모션을 쉽게 관찰할 수 있도록 노란색 원이 추가되었으며 이 숫자는 이미지 타임스탬프와 초를 나타냅니다. 측정된 정상 상태 절삭력은 다리 각도 세타, 샘플 두께 T, 예비의 예압 f 및 블레이드 반경의 실험 테스트 매개변수와 결합되어 표시된 방정식에 따라 정상 상태 절단 에너지를 생성합니다. 여기에서 우리는 이러한 조건에 대해 이전에 문헌에 보고된 절단 에너지를 성공적으로 복제합니다.
Y자형 절단을 현미경에 통합함으로써 형광 프로브, 자가형광 및 전체 전계 강도 기술을 통해 연질 및 연조직 파괴에 대한 미세 구조적 기여도를 정량화할 수 있습니다.
