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抗拉强度高弹性纤维的优越性

近期,英国剑桥大学科学家研制出一种高弹性、超强韧的纤维,性质与天然蜘蛛丝相似,具有很实用及超前的优越性,可用于制造特殊纺织品、传感器等等,而且生产过程绿色环保。
蜘蛛丝是强韧的天然纤维之一,制造出媲美天然蛛丝的人造纤维,是材料学的重要研究方向。剑桥大学日前发布新闻公报说,与现有生产方法相比,这项新技术能耗低,不需要使用有毒溶剂,而且在室温下就能运作,可用于改进人造蛛丝及其他各种合成纤维的生产。相关论文发表在美国《国家科学院学报》上。
研究人员以一种凝胶为原料,利用纺丝方法从中拉出长丝,与蜘蛛吐丝类似。这种凝胶的成分98%是水,其余成分是经过特殊处理的二氧化硅纳米粒子和纤维素,由一种被称为瓜环的筒状分子“手铐”铐在一起。
在凝胶中富含水的环境下,不同分子间的相互作用使它们结合形成复杂的超分子结构,从而可以在室温下拉成直径仅几微米的长丝。约30秒后,丝线中的水分挥发,留下韧性和弹性都很高的纤维。
这种纤维的抗拉强度约为100兆帕到150兆帕,大约相当于天然蛛丝的十分之一,高于粘胶纤维和人造丝等部分合成纤维,以及人和动物毛发等天然纤维。此外,它还有非常高的阻尼,像蹦极绳一样可以吸收大量能量。
织物撕破强力机可用于测试织物撕破强力,常用的方法有梯形法、舌法A和单舌法B。不同的测试方法对应的测试原理和结果会有所不同。
一、实验仪器:
织物撕破强力机,米尺、笔、剪刀、镊子。
二、实验试样:
机织物一块
三、实验方法和程序:
(一)梯形法
1.在距布样布边1/10幅宽(幅宽100cm以上的,距布边10cm)内,沿纱路裁剪经、纬向试样各5条,条样尺寸为5.5X30cm扯去长度方向边纱,宽度精确修正至5cm。
2.用笔在条样上划出两个夹住标记线,并在梯形短边的正中处,开剪一条10mm长的剪缝。
3.试验前检查及准备工作同拉伸试验,上、下夹距离至10cm。
4.放下制动器,固定上布夹,并将准备好的试样一端置入上布夹中间位置,使布夹钳口与条样上的斜线相吻合,再拧紧上布夹。
5.将条样另一端沿斜线夹入下布夹,其开口一边,应使之垂直,放松上布夹制动器,拧紧下布夹。
6.拉动扳手,下布夹下降,直至条样全部撕裂,读取疝撕破强力值,并记录。
如果试样在撕破过程中从钳口滑出,或者钳口附近断裂而使实验结果有显著变化的,经确认是操作或仪器的机械性能上问题,可剔除,并在原布样上重新裁取再做。
(二)舌法A
1.在距布样的布边1/10幅宽(幅宽100cm以上的,距布边10cm)内沿纱路裁剪经、纬向试样各5条。一般织物的条样尺寸为5×20cm,毛纺织物为7.5×20cm,有时可采用7.5×20cm。
2.调整上下夹钳间距离为7.5cm,在隔距调整受限制时,可改为10cm。
3.放下制动器,固定上布夹,将条样的一“舌”的内边(即开剪线),置于上布夹的中以部位,夹紧,另一“舌”的内边,按同样要求,夹紧于下布夹中,上、下二“舌”的内边即(剪开线)必须连成一线,并通过上、下夹钳中心线。
4.拉动扳手,下布夹下降,直至条样撕裂长度达7.5cm,读取大值为撕破强力,并记录。
若试样在撕裂过程中从钳口滑出,或者钳口附近断裂而使实验结果有单舌试条显著变化的,经确认是操作或仪器的机械性能上问题,可剔除,并在原布样上重新裁取再做。
(三)单舌法B
织物撕破强力机的扇形落锤,可以绕支点转动,支点设在工作台的支持臂上,在支持臂的侧面有一个固定布夹,在扇形落锤上有一个运动布夹和弹簧挡片。为用来为试样开缝的开剪器,在扇形落锤的轴套外,再套有指针,由于轴套间的磨擦作用,指针可以随扇形落锤一起摆动。但在指针前进的路上,因受到固装在工作台上的挡针铁片阻挡,于是轴套间产生磨擦打滑,指针不能随同逆时针方向摆动,从而可以指示撕破的位能或受力大小。
1.试样准备:布样裁剪及条样数同单舌法A。
2.将扇形落锤3顺时针方向转到为工作台1上的弹簧挡片所挡住,此时,布夹和两工作面正好相平齐。
3.将条样夹入两布夹内,并使布夹钳口与条样正中夹持线吻合。
4.扳动开剪器,对试样剪取规定长度的单缝。
5.按下弹簧挡片,释去对扇形落锤的制动,扇形落锤即反时针摆落,布夹6也随同摆落,使条样对撕,直至全部撕破为止。记录单舌落锤试条针所示的撕破强力。
6.将仪器复位。取下试样。一次试验完成(试验时,试条滑动或钳口处断裂时,换试条重做)。
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