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一种快速精确表征材料粘弹性参数的方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-11-10 13:54:47
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-11-17 10:02:08
一种快速精确表征材料粘弹性参数的方法，属于粘弹性材料技术领域。本发明方法包括：(1)制备粘弹性材料样条，进行力学测试；(2)进行应力松弛测试，获得应力松弛曲线A；(3)根据样条的样品结构和力学测试的实验条件，进行仿真构建本构模型；(4)在仿真建模软件中输入Prony级数系数，设置加载条件，进行有限元仿真计算，获得应力松弛曲线B；(5)将应力松弛曲线B与应力松弛曲线A比较，若不相同，则调整Prony级数系数，重复步骤(4)进行有限元仿真计算；若相同，即获得本构参数。本发明结果准确性高，仿真的计算结果与实际受力情况几乎无偏差。
一种快速精确表征材料粘弹性参数的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)制备粘弹性材料样条，进行力学测试；
(2)室温下进行应力松弛测试，获得应力松弛曲线A；
(3)根据步骤(1)所述粘弹性材料样条的样品结构和力学测试的实验条件，在仿真建模软件中进行仿真构建本构模型；
(4)在仿真建模软件中输入Prony级数系数，设置与步骤(1)中力学测试相同的加载条件，进行有限元仿真计算，获得应力松弛曲线B；
(5)将应力松弛曲线B与应力松弛曲线A比较，若不相同，则调整Prony级数系数，重复步骤(4)进行有限元仿真计算；若相同，则说明输入的Prony级数系数正确，即获得基于Prony级数的粘弹性材料本构参数。
- 生物医学领域： 用于测量生物组织的粘弹性，如血凝块、细胞等，以诊断和监测疾病。
- 材料工程： 用于评估聚合物、胶体、涂层等材料的粘弹性，以优化其性能。
- 食品工程： 用于测定食品质地、黏性和流变性，以改进食品加工和口感。
- 药物传递研究： 用于研究药物释放载体的粘弹性，以优化药物传递系统。
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1. 动态力学分析（DMA）：
- 频率扫描： 对材料施加周期性变形，进行频率扫描，以获取材料在不同频率下的响应。
- 温度扫描： 在不同温度下进行实验，以了解材料的温度敏感性。
2. 奈米压痕技术：
- AFM或Nanoindentation： 利用原子力显微镜（AFM）或奈米压痕技术，通过在材料表面施加微小的压力并测量变形来获取粘弹性信息。
3. 流变学测试：
- 应力-应变测试： 在不同应变条件下测量材料的应力响应，以推断材料的流变行为。
- 频率扫描： 在动态条件下进行流变学测试，以获取材料的频率响应。
4. 模型拟合和分析：
- 粘弹性模型： 使用合适的粘弹性模型，如Kelvin模型、Maxwell模型等，对实验数据进行拟合。
- 计算： 从模型参数中提取材料的粘弹性参数，如储存模量、损失模量、松弛时间等。
技术转让
表征材料粘弹性参数的方法在材料科学、生物医学、食品工程等领域具有广泛的应用。这种方法的优势在于能够在广泛的频率和温度范围内提供对材料粘弹性行为的详细了解，为不同领域的研究和应用提供了有力的工具。
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