[发明专利]一种预置夹持过渡层的水凝胶拉伸测试方法

说明书

本发明公开了一种预置夹持过渡层的水凝胶拉伸测试方法，包括步骤：1)制作夹持过渡层；2)制备含过渡层的水凝胶试件；3)安装试件；4)拉伸实验。试件通过模具浇筑制作而成，沿拉伸长度方向的两端，对称布置着橡胶材料过渡层，该层由传统硬夹具直接进行夹持，而中间部分则为水凝胶，水凝胶与过渡层界面之间通过处理形成强力的粘接，以保证过渡层所受的力能同步均匀地传导至水凝胶，使拉伸实验顺利进行。本发明可有效地解决由传统夹具直接夹持水凝胶产生的各种问题，同时突破了现有改进方法中制备操作繁杂，试件不均匀受力等局限，使得测试结果更为精确，适用范围更加的广泛。

技术领域

本发明属于功能高分子材料与实验力学技术领域，涉及水凝胶的力学性能测试，特别涉及一种预置夹持过渡层的水凝胶拉伸测试方法。

背景技术

水凝胶是一类具有三维网络结构的高分子聚合物，这样的网格结构可以保证水凝胶能够充分吸水溶胀，而不容易被溶解，其含水量可以高达90%wt。这种结构与人体的许多组织高度类似，即水凝胶有着良好的生物相容性。该特性使得水凝胶成为最具应用前景的生物组织人工替代材料。而且，通过对水凝胶的制作配方进行改良及对结构设计进行优化，更能使水凝胶拥有较好的粘附性、导电性、保水性及生物降解性等特性，使其能更广泛地应用于生物医学、柔性电子、软体机器人等多个领域。近年来，相关方面的研究更是成为多个学科的热门方向。而在研究与应用的过程中，我们需要准确地把握水凝胶力学性能，尤其是弹性模量、强度、能量等基本力学参数，这对水凝胶的研究与应用有着重要意义。

通常，这些材料参数可以通过简单的单轴拉伸实验进行测量得出，在运用单轴拉伸实验测量样品的过程当中，我们需要通过夹具将试样两端夹紧固定，再进行拉伸测量。而传统的硬夹具不能很好的夹持水凝胶标准拉伸件，且极易造成试样变形破坏。现有的改进方法中，一般通过制作特定形状的拉伸试样如狗骨头型、回形针型等避免上述的问题。而该方法均需定制特殊的模具且制备过程较为繁琐。

大连理工大学团队提出一种变厚度并预置夹持环的水凝胶拉伸试样的制备与夹持测试方法（公开号：CN108195675A），该方法也能有效解决水凝胶拉伸试样的夹持问题，但该方法一是制作及操作过程极为复杂；二是其仍不能保证在实验时水凝胶受力均匀，处于夹持环附近的部分仍容易出现受力过大的情况；三是需要根据夹持方法选用不同的夹具，并不具有广泛的适用性。基于上述情况，本发明提供一种的预置夹持过渡层的水凝胶拉伸试样测试方法。

发明内容

本发明目的在于克服以水凝胶为代表的软材料单轴拉伸实验中所存在的问题，提供一种预置夹持过渡层的水凝胶拉伸测试，本发明通过引入模量合适的过渡层与水凝胶两端形成强粘接，并由传统硬夹具直接夹持，由此进行水凝胶的拉伸实验测量。本发明由于有过渡层的引入，可以有效防止硬夹具直接夹持水凝胶导致样品破坏，并能保证在拉伸过程中水凝胶受力均匀，避免局部受力过大现象，使得实验的测试结果更为精确，而且过渡层的制作简单并容易通过各种夹具进行夹持，有着较好的适用性与通用性。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：

一种预置夹持过渡层的水凝胶拉伸测试方法，该方法包括以下步骤：

1)制作夹持过渡层

为制备模量适中的过渡层，将配置PDMS硅橡胶的B组分即184 SiliconeElastomer Base与A组分即184 Silicone Elastomer Agent按10:1的重量比混合搅拌后,浇筑在长方体模具中，静置待气泡消除后，置于烤箱中，加热至120℃，并保持一个小时，取出后脱模即可获得固化的PDMS硅橡胶，该PDMS硅橡胶即为过渡层，或者可根据需要对PDMS硅橡胶进行简单的裁剪，即可加工成适合各种型号试验机夹持的尺寸的过渡层。

2)制备含过渡层的水凝胶试件