基于压电悬臂梁的仪器压痕法测量软材料的准静态和动态力学性能
仪器压痕是一种强有力的原位力学表征方法，近年来得到了深入研究。本工作提出了一种基于压电双晶片悬臂梁的软材料仪器化压痕方法，其中压痕力( F )由应变片测量，压痕深度( h )由压电电机驱动位移平台监测。利用F-h曲线获得软试样的准静态力学性能，利用机电阻抗( EMI )测量压电悬臂梁的接触谐振曲线提取其动态力学性能。首先介绍了该压痕法准静态和动态力学性能测量的工作原理。然后，对硅胶试样进行了准静态和动态压痕试验，试验结果与拉伸试验结果吻合较好。后来又测试了一种强烈依赖于压痕力的聚二甲基硅氧烷( PDMS )样品的粘弹性能。最后，以局部接触刚度( LCS )为指示剂，对含有较硬弹性体球的硅胶样品进行模量成像，可以清晰地揭示弹性体。提出的基于压电悬臂梁的仪器化压痕方法对软材料的力学表征非常方便，在不久的将来可能会得到广泛的应用。