Name: performing microscope-mounted y-shaped cutting tests
Uploaded: 2023-01-20T12:45:00
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Nos gustaría agradecer al Dr. James Phillips, la Dra. Amy Wagoner-Johnson, Alexandra Spitzer y Amir Ostadi por sus consejos sobre este trabajo. La financiación provino de la subvención inicial proporcionada por el Departamento de Ciencias Mecánicas e Ingeniería de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign. M. Guerena, J. C. Peng, M. Schmid y C. Walsh recibieron crédito de diseño senior por su trabajo en este proyecto.

1. Ajuste y fabricación de piezas modificables y consumibles
<ol><li>Utilice un cortador láser o una impresora 3D para fabricar pestañas desechables de ABS o acrílico que se ajusten al ancho de las patas de la muestra, B1 y B2 (7,5 mm x 7,5 mm para una muestra de 1,5 cm x 7 cm x 3 mm) (Figura 1B y Figura 2D). Se necesitan dos pestañas para cada prueba, una para cada pierna.</li>
	<li>Clip de hoja de afeitar NOTA: Las dimensiones exacta...

<ol>
	<li>Long, R., Hui, C. -. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crack+tip+fields+in+soft+elastic+solids+subjected+to+large+quasi-static+deformation+-+A+review.">Crack tip fields in soft elastic solids subjected to large quasi-static deformation - A review.</a> Extreme Mechanics Letters. 4, 131-155 (2015).</li><li>Slootman, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantifying+rate-and+temperature-dependent+molecular+damage+in+elastomer+fracture.">Quantifying rate-and temperature-dependent molecular damage in elastomer fracture.</a> Physical Review X. 10, 041045 (2020).</li><li>Zhao, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft+materials+by+design:+Unconventional+polymer+networks+give+extreme+properties.">Soft materials by design: Unconventional polymer networks give extreme properties.</a> Chemical Review. 121 (8), 4309-4372 (2021).</li><li>Mzabi, S., Berghezan, D., Roux, S., Hild, F., Creton, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+critical+local+energy+release+rate+criterion+for+fatigue+fracture+of+elastomers.">A critical local energy release rate criterion for fatigue fracture of elastomers.</a> Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. 49 (21), 1518-1524 (2011).</li><li>Chen, Y., Mellot, G., Van Luijk, D., Creton, C., Sijbesma, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanochemical+tools+for+polymer+materials.">Mechanochemical tools for polymer materials.</a> Chemical Society Reviews. 50, 4100-4140 (2021).</li><li>Hui, C. -. Y., Jagota, A., Bennison, S. J., Londono, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crack+blunting+and+the+strength+of+soft+elastic+solids.">Crack blunting and the strength of soft elastic solids.</a> Proceedings of the Royal Society A Mathematical, Physical and Engineering Science. 459 (2034), 1489-1516 (2003).</li><li>Zhang, B., Hutchens, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+relationship+between+cutting+and+tearing+in+soft+elastic+solids.">On the relationship between cutting and tearing in soft elastic solids.</a> Soft Matter. 17, 6728-6741 (2021).</li><li>Lake, G. J., Yeoh, O. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+rubber+cutting+resistance+in+the+absence+of+friction.">Measurement of rubber cutting resistance in the absence of friction.</a> International Journal of Fracture. 14, 509-526 (1978).</li><li>Zhang, B., Shiang, C. -. S., Yang, S. J., Hutchens, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Y-shaped+cutting+for+the+systematic+characterization+of+cutting+and+tearing.">Y-shaped cutting for the systematic characterization of cutting and tearing.</a> Experimental Mechanics. 59, 517-529 (2019).</li><li>Rivlin, R. S., Thomas, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rupture+of+rubber.+I.+Characteristic+energy+for+tearing.">Rupture of rubber. I. Characteristic energy for tearing.</a> Journal of Polymer Science. 10 (3), 291-318 (1953).</li><li>Elices, M., Guinea, G. V., G&#243;mez, J., Planas, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+cohesive+zone+model:+Advantages,+limitations+and+challenges.">The cohesive zone model: Advantages, limitations and challenges.</a> Engineering Fracture Mechanics. 69 (2), 137-163 (2002).</li><li>Taylor, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Theory of Critical Distances. , (2007).</li><li>Williams, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stress+at+a+distance+fracture+criteria+and+crack+self-blunting+in+rubber.">Stress at a distance fracture criteria and crack self-blunting in rubber.</a> International Journal of Non-Linear Mechanics. 68, 33-36 (2015).</li><li>Talamini, B., Mao, Y., Anand, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progressive+damage+and+rupture+in+polymers.">Progressive damage and rupture in polymers.</a> Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 111, 434-457 (2018).</li><li>Long, R., Hui, C. -. Y., Gong, J. P., Bouchbinder, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fracture+of+highly+deformable+soft+materials:+A+tale+of+two+length+scales.">The fracture of highly deformable soft materials: A tale of two length scales.</a> Annual Review of Condensed Matter Physics. 12, 71-94 (2021).</li><li>Gent, A. N., Wang, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cutting+resistance+of+polyethylene.">Cutting resistance of polyethylene.</a> Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics. 34 (13), 2231-2237 (1996).</li><li>Chen, X., Nadiarynkh, O., Plotnikov, S., Campagnola, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Second+harmonic+generation+microscopy+for+quantitative+analysis+of+collagen+fibrillar+structure.">Second harmonic generation microscopy for quantitative analysis of collagen fibrillar structure.</a> Nature Protocols. 7, 654-669 (2015).</li><li>Pan, B., Qian, K., Xie, H., Asundi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-dimensional+digital+image+correlation+for+in-plane+displacement+and+strain+measurement:+A+review.">Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: A review.</a> Measurements Science and Technology. 20 (6), 062001 (2009).</li></ol>

El aparato de corte horizontal en forma de Y que se informa aquí permite capacidades de imágenes in situ junto con una mayor facilidad de uso para esta técnica de falla. El aparato incluye un diseño modular/portátil para un montaje / desmontaje rápido desde un microscopio y un ajuste continuo y prealineado del ángulo de la pierna. Todos los archivos CAD, materiales requeridos y procedimientos se han incluido para facilitar la implementación de este método. En muchos casos (soportes de cuchillas, portamu...

La mecánica continua no lineal ha proporcionado una lente crítica a través de la cual comprender la concentración de energía que conduce a la falla en sólidos blandos1. Sin embargo, la predicción precisa de esta falla también requiere descripciones de las características microestructurales que contribuyen a la creación de nuevas superficies en la punta de grieta 2,3. Un método para abordar tales descripciones es a través de la visualización in situ de la punta de la grieta durante la falla 4,5. Sin embargo, el embotamiento de grietas en las pruebas típicas de fractura de campo lejano dificulta la adquisición de datos in situ al extender el material altamente deformado, potencialmente fuera del campo de visión del microscopio6. El corte en forma de Y ofrece una alternativa única para la visualización microestructural porque concentra la región de gran deformación en la punta de una cuchilla7. Además, el trabajo previo de nuestro grupo demuestra que este enfoque experimental único puede proporcionar información sobre las diferencias en la respuesta a fallas entre el desgarro de campo lejano y las condiciones de carga mediadas por contacto7.
El método de corte en forma de Y utilizado en el aparato presentado aquí se describió por primera vez hace décadas como un método de corte para caucho natural8. El método consiste en un corte de empuje de cuchilla fija a través de una pieza de prueba precargada en forma de Y. En la intersección de la "Y" está la punta de la grieta, que se crea antes de la prueba dividiendo una porción de una pieza rectangular en dos "patas" iguales (Figura 1B y Figura 2D). Las principales ventajas de este método de corte incluyen la reducción de las contribuciones de fricción a la energía de corte medida, la geometría variable de la cuchilla (es decir, la restricción de la geometría de la punta de grieta), el control de la tasa de falla (a través de la velocidad de desplazamiento de la muestra) y el ajuste separado del corte, C y desgarro, T, contribuciones de energía al corte de energía G total (es decir, alterar la energía de falla por encima de un umbral de corte)8. Estas últimas contribuciones se expresan en una expresión simple y cerrada para la energía de corte9
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/64546/64546eq01v3.jpg" style="margin: auto;"> Moneda (1)
que utiliza parámetros seleccionados experimentalmente, incluido el grosor de la muestra, t, deformación media de la pierna, , fuerza de precarga, fpre y el ángulo entre las patas y el eje de corte, <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/64546/64546eq02v2.jpg" style="margin: auto;">θ. La fuerza de corte, fcorte, se mide con el aparato como se detalla en Zhang et al.9. En particular, el aparato presentado aquí incluye un mecanismo nuevo, simple y preciso para ajustar el ángulo de la pierna, θ, y garantizar que la muestra esté centrada. Si bien ambas características son críticas para una configuración montada en un microscopio, el mecanismo también puede beneficiar las futuras implementaciones verticales de la prueba de corte en forma de Y al aumentar la facilidad de uso.
El progreso en la determinación de los criterios de falla apropiados para sólidos blandos ha estado en curso desde el éxito temprano de las geometrías de fractura independientes de la muestra introducidas por Rivlin y Thomas10. Se han utilizado tasas críticas de liberación de energía10, leyes de zonas cohesivas 11 y varias formas de enfoques de estrés o energía a distancia12,13,14. Recientemente, Zhang y Hutchens aprovecharon este último enfoque, demostrando que el corte en forma de Y con cuchillas de radio suficientemente pequeño podría producir condiciones de falla umbral para fractura blanda7: una energía de falla umbral y una escala de longitud umbral para falla que varía de decenas a cientos de nanómetros en polidimetilsiloxano homogéneo y altamente elástico (PDMS). Estos resultados se combinaron con el modelado continuo y la teoría de escalado para desarrollar una relación entre el corte y el desgarro en estos materiales, demostrando así la utilidad del corte en forma de Y para proporcionar información sobre todos los modos de falla suave. Sin embargo, el comportamiento de muchas clases de materiales, incluidos los materiales disipativos y compuestos, permanece inexplorado. Se anticipa que muchos de estos exhibirán efectos gobernados por microestructuras a escalas de longitud por encima de la longitud de onda de la luz visible. Por lo tanto, en este estudio se diseñó un aparato que permite la caracterización visual cercana de estos efectos durante el corte en forma de Y por primera vez (por ejemplo, en compuestos, incluidos tejidos blandos, o de procesos disipativos, anticipados en escalas de longitud micrométrica a milímetro15).

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Buy Parts</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1&#34; OD Pulley</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>3434T75</td>
			<td>Pulley for Wire Rope (Larger)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100 g Micro Load Cell</td>
			<td>RobotShop</td>
			<td>RB-Phi-203</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1K Resistor</td>
			<td>Digi-Key</td>
			<td>CMF1.00KFGCT-ND</td>
			<td>1 kOhms &#177;1% 1 W Through Hole Resistor Axial Flame Retardant Coating, Moisture Resistant, Safety Metal Film</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1M Resistor</td>
			<td>Digi-Key</td>
			<td>RNF14FAD1M00</td>
			<td>1 MOhms &#177;1% 0.25 W, 1/4 W Through Hole Resistor Axial Flame Retardant Coating, Safety Metal Film</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3/8&#34; OD Pulley</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>3434T31</td>
			<td>Pulley for Wire Rope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4&#34; Clear Protractor with Easy Read Markings</td>
			<td>S&#38;S Worldwide</td>
			<td>LR3023</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Breadboard</td>
			<td>ECEB</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IC OPAMP ZERO-DRIFT 2 CIRC 8DIP</td>
			<td>Digi-Key</td>
			<td>LTC1051CN8#PBF-ND</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M2 x 0.4 mm Nut</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>90592A075</td>
			<td>Steel Hex Nut</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M2 x 0.4 mm x 25 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91292A032</td>
			<td>18-8 Stainless Steel Socket Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M2 x 0.4 mm x 8 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91292A832</td>
			<td>18-8 Stainless Steel Socket Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M3 x 0.5 mm x 15 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91290A572</td>
			<td>Black-Oxide Alloy Steel Socket Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M3 x 0.5 mm x 16 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91294A134</td>
			<td>Black-Oxide Alloy Steel Hex Drive Flat Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M3 x 0.5 mm, 4 mm High</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>90576A102</td>
			<td>Medium-Strength Steel Nylon-Insert Locknut</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M4 x 0.7 mm Nut</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>90592A090</td>
			<td>Steel Hex Nut</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M4 x 0.7 mm x 15 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91290A306</td>
			<td>Black-Oxide Alloy Steel Socket Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M4 x 0.7 mm x 16 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91294A194</td>
			<td>Black-Oxide Alloy Steel Hex Drive Flat Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M4 x 0.7 mm x 18 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91290A164</td>
			<td>Black-Oxide Alloy Steel Socket Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M4 x 0.7 mm x 20 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91290A168</td>
			<td>Black-Oxide Alloy Steel Socket Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M4 x 0.7 mm x 20 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>92581A270</td>
			<td>Stell Raised Knurled-Head Thumb Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M4 x 0.7 mm x 30 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91290A172</td>
			<td>Black-Oxide Alloy Steel Socket Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M4 x 0.7 mm x 50 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91290A193</td>
			<td>Black-Oxide Alloy Steel Socket Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M4 x 0.7 mm, 5 mm High</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>94645A101</td>
			<td>High-Strength Steel Nylon-Insert Locknut</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M5 x 0.8 mm Nut</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>90592A095</td>
			<td>Steel Hex Nut</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M5 x 0.8 mm x 16 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91310A123</td>
			<td>High-Strength Class 10.9 Steel Hex Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M5 x 0.8 mm x 35 mm</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>91290A195</td>
			<td>Black-Oxide Alloy Steel Socket Head Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M5 x 0.8 mm, 13 mm Head Diameter</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>96445A360</td>
			<td>Flanged Knurled-Head Thumb Nut</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M5 x 0.8 mm, 5 mm High</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>90576A104</td>
			<td>Medium-Strength Steel Nylon-Insert Locknut</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solidworks</td>
			<td>Dassault Systemes</td>
			<td></td>
			<td>CAD software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wiring Kit</td>
			<td>ECEB</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>XYZ Axis Manual Precision Linear Stage 60 mm x 60 mm Trimming Bearing Tuning Platform Sliding Table</td>
			<td>OpticsFocus</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Make Parts</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Angle adjustment system- arm</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: arms_arm_single.SLDPRT 
			QTY: 2 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Angle adjustment system- arms stationary</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: arms_stationary.SLDPRT 
			QTY: 1 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Angle adjustment system- link</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: arms_arm_link.SLDPRT 
			QTY: 2 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Angle adjustment system- slider</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: arms_slider.SLDPRT 
			QTY: 1 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Angle adjustment system- spacer</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: arms_front_spacer.SLDPRT 
			QTY: 1 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clip- Blade clip</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: Blade clip.SLDPRT 
			QTY: 1 
			Setting: Fine/0.1 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clip- Blade clip mount</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: Blade clip mount.SLDPRT 
			QTY: 1 
			Setting: Fine/0.1 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Frame arm</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: frame arm.SLDPRT 
			QTY: 2 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mounting platform</td>
			<td>Laser Cut Acrylic</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: mounting platform.SLDPRT 
			QTY: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulley arm (left)</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: pulley arm_Mirror.SLDPRT 
			QTY: 1 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulley arm (right)</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: pulley arm.SLDPRT 
			QTY: 1 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sample holder and tab- Clamp</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: Clamp.SLDPRT 
			QTY: 1 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sample holder and tab- Sample holder</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: Sample holder.SLDPRT 
			QTY: 1 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sample holder and tab- Tab</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: Tab.SLDPRT 
			QTY: 2 per test 
			Setting: Fine/0.1 mm layer height, no brim</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vertical adjust system- Inner slide</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: Inner slide.SLDPRT 
			QTY: 1 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vertical adjust system- Outer slide</td>
			<td>3D Printing</td>
			<td></td>
			<td>solidworks: Outer slide.SLDPRT 
			QTY: 1 
			Setting: Fast/0.2 mm layer height</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

performing microscope-mounted y-shaped cutting tests

El corte en forma de Y ha demostrado recientemente ser un método prometedor para comprender la escala de longitud umbral y la energía de falla de un material, así como su respuesta a la falla en presencia de exceso de energía de deformación. El aparato experimental utilizado en estos estudios estaba orientado verticalmente y requería pasos engorrosos para ajustar el ángulo entre las patas en forma de Y. La orientación vertical prohíbe la visualización en microscopios ópticos estándar. Este protocolo presenta un aparato de corte en forma de Y que se monta horizontalmente sobre una etapa de microscopio invertido existente, se puede ajustar en tres dimensiones (X-Y-Z) para caer dentro del campo de visión del objetivo y permite una fácil modificación del ángulo entre las piernas. Las dos últimas características son nuevas para esta técnica experimental. El aparato presentado mide la fuerza de corte con una precisión de 1 mN. Al probar el polidimetilsiloxano (PDMS), el material de referencia para esta técnica, se midió una energía de corte de 132.96 J / m 2 (ángulo de pierna de 32 °, precarga de 75 g) y se encontró que caía dentro del error de mediciones anteriores tomadas con una configuración vertical (132.9 J / m 2 ± 3.4 J / m2). El enfoque se aplica a materiales sintéticos blandos, tejidos o biomembranas y puede proporcionar nuevos conocimientos sobre su comportamiento durante la falla. La lista de piezas, archivos CAD e instrucciones detalladas en este trabajo proporcionan una hoja de ruta para la fácil implementación de esta poderosa técnica.

Los parámetros utilizados durante los pasos 4 y 6 y los datos recopilados durante los pasos 6 y 9 se combinan para producir la energía de corte de la muestra. Según la Ec. 1, la determinación de la energía de corte requiere los siguientes parámetros: espesor de la muestra, t, fuerza de precarga, fpre, y el ángulo entre las patas y el eje de corte, θ. También se requieren los siguientes datos: la fuerza de corte, f corte y la tensión media de la pierna, <img alt="...

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Performing Microscope-Mounted Y-Shaped Cutting Tests

El corte en forma de Y mide escalas de longitud y energías relevantes para la fractura en materiales blandos. Los aparatos anteriores fueron diseñados para mediciones de sobremesa. Este protocolo describe la fabricación y el uso de un aparato que orienta la configuración horizontalmente y proporciona las capacidades de posicionamiento fino necesarias para la visualización in situ , además de la cuantificación de fallas, a través de un microscopio óptico.

Realización de pruebas de corte en forma de Y montadas en microscopio

Y-shaped cutting has recently been shown to be a promising method by which to understand the threshold length scale and failure energy of a material, as ...

El corte en forma de Y mide la energía de falla y una escala de enlace de creación de superficie crítica en sólidos blandos. La incorporación de esta técnica en un microscopio facilita desentrañar los mecanismos microestructurales que gobiernan estas cantidades. En contraste con la gran grieta plantada típica de la carga de la rueda delantera, este protocolo utiliza la localización de estiramiento inducida por la placa para reducir el campo de visión necesario para obtener imágenes del proceso de falla interior.El enfoque puede proporcionar información sobre el fracaso de los materiales sintéticos blandos y los tejidos blandos biológicos. Para comenzar, reemplace el portaportaobjetos original montado en el escenario con un soporte de muestra personalizado y conecte el conjunto al microscopio. Ajuste el ángulo de la copa aflojando el tornillo de mariposa de ajuste de ángulo y luego moviendo la diapositiva lineal.Ajuste el ángulo después de medirlo con un transportador y apriete el tornillo del pulgar de ajuste de ángulo. El ángulo entre la pierna y el plano medio theta de la muestra se puede ajustar de 8 a 45 grados. Coloque las dos poleas verticales detrás del aparato.Prepare una muestra rectangular delgada de polidimetilsiloxano, o PDMS, cortándola de una hoja más grande o usando un molde de las dimensiones correctas. Las dimensiones pueden variar, pero se recomienda comenzar un ancho de 1 1/2 centímetros o menos para una muestra con un grosor de tres milímetros o menos. Use una cuchilla de afeitar para cortar la muestra tres centímetros a lo largo de la línea central para crear la muestra en forma de Y.Este enlace puede variar, pero las patas deben ser lo suficientemente largas como para acomodar las pestañas, pero lo suficientemente cortas como para dejar una muestra sin cortar para la medición. Usando un marcador o tinta, coloque dos marcas centradas y separadas por aproximadamente un centímetro en cada una de las patas delgadas y el cuerpo de la muestra para medir el estiramiento aplicado en cada una de las tres patas de muestra bajo carga. Use pegamento de cianoacrilato similar al adhesivo para colocar una pestaña impresa en 3D o cortada con láser al final de cada pierna.Mida y corte dos longitudes de línea de pesca delgada. Se necesitan aproximadamente 30 centímetros de línea para el enrutamiento interno a través del mecanismo hasta el conjunto externo de poleas. Fije placas de pesaje de cinco gramos al final de las líneas que pasan a través de las poleas externas y ate el otro extremo a la lengüeta de cada pata.Sujete la base de la muestra con el tornillo de mariposa del soporte de la muestra y dirija la línea para cada pata a través de cada lado del sistema de poleas. Tome una foto de la muestra desde la parte superior mientras la muestra está bajo un peso insignificante sosteniendo una cámara contra la parte inferior del mecanismo de ajuste de ángulo. Asegúrese de que la cámara esté paralela al plano de muestra para minimizar los efectos fuera de ángulo.Agregue el peso de precarga deseado de 75 gramos a ambos extremos de la línea de pesca cerca de las poleas externas. Aumente esta cantidad a 150 gramos o disminuya a 50 gramos para cambiar la contribución de desgarro si se desea para esta combinación de material y geometría de muestra. Alinee la línea de pesca desde la polea más baja con el plano Z de las patas de la muestra utilizando el componente Z de la etapa de microajuste de tres vías.Tome una segunda foto de la muestra después de agregar el peso. Coloque aproximadamente la punta de la hoja anticipada cerca del campo de visión del objetivo. Coloque la hoja de afeitar en su clip de hoja correspondiente y asegure la cuchilla en su lugar con un tornillo de fijación.Deslice esta hoja de afeitar recortada en el soporte de clip de cuchilla conectado a la célula de carga. Seleccione el objetivo del microscopio 2.5x o tan alto como 20x, si se desean imágenes más cercanas, y use el ajuste de luz transmitida, aumentando la luz detrás de la muestra si es necesario. Con la cuchilla en su lugar, enfoque el microscopio en la superficie más cercana de la hoja utilizando el sistema de ajuste vertical si es necesario para llevar la punta a la distancia de trabajo adecuada para el objetivo.Alinee cuidadosamente la hoja de afeitar dentro del campo de visión del microscopio utilizando solo las direcciones X e Y de la etapa de microajuste de tres vías. Enfoque el microscopio en la muestra y alinee la punta de la grieta con la hoja de afeitar traduciendo la etapa X/Y del microscopio. Esto asegura que el plano medio de la muestra se alinee con el plano medio del mecanismo de ajuste del ángulo.Abra el código utilizado para la adquisición de datos de la célula de carga y comience a registrar los datos de la célula de carga haciendo clic en el botón Iniciar grabación. Traduzca la muestra hacia la hoja de afeitar por un centímetro o más a velocidad constante utilizando el control de etapa de microscopio. Recopile imágenes simultáneamente utilizando la interfaz de imágenes del microscopio.Cuando se detenga la etapa X/Y del microscopio, haga clic en el botón Detener grabación para detener la grabación de los datos y guardar automáticamente un archivo de texto de la carga y la respuesta de tiempo. Aquí se muestra la curva fuerza-tiempo para el polidimetilsiloxano utilizando una cuchilla ultra afilada. Las regiones de carga elástica, iniciación de corte, corte en estado estacionario y descarga de la curva están etiquetadas en el gráfico.Estos datos ilustran una fuerza inicial alta, como se requiere típicamente para el inicio del corte, seguida de una fuerza constante, lo que indica un corte en estado estacionario. La fuerza de corte es el valor máximo de la fuerza dentro de este régimen de estado estacionario. Los círculos rojos que se muestran aquí corresponden a imágenes específicas obtenidas por el microscopio.Se ha agregado un círculo amarillo para facilitar la observación del movimiento del patrón de moteado, y estos números indican marcas de tiempo y segundos de imagen. La fuerza de corte en estado estacionario medida combinada con los parámetros de prueba experimentales de ángulo theta de la pierna, espesor de la muestra T, precarga f de pre y radio de la cuchilla producen la energía de corte en estado estacionario de acuerdo con la ecuación mostrada. Aquí, replicamos con éxito la energía de corte previamente reportada en la literatura para estas condiciones.Al incorporar el corte en forma de Y en un microscopio, permitimos la cuantificación de las contribuciones microestructurales a la falla de sólidos blandos y tejidos blandos a través de sondas fluorescentes, autofluorescencia y técnicas de fuerza de campo completo.

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