流动诱导弯曲响应流变仪用于测量微杆的弯曲行为

软质微观水凝胶纤维和棒状材料在组织工程、柔性电子、柔性机器人、药物递送、传感器等领域发挥着重要作用。虽然它们的粘弹性力学特性对功能至关重要，但在表征方面仍具有挑战性。我们提出了一种流动诱导弯曲响应(FIBR)流变仪，用于通过玻璃毛细管内的流动，对小型水凝胶纤维和棒状材料测量弯曲模量和粘弹性特性。该纤维置于毛细管入口处，压力驱动的受控流入对样品施加可量化的力。通过视频显微镜同时获取流速和纤维变形。我们发展了解析模型来解决作用于棒杆的流体动力学力，并利用Euler-Bernoulli梁理论确定其材料特性。使用恒定体积流速可测量稳定棒杆变形，从而确定弯曲模量。对纤维施加周期性或振荡性粘性力后，可测量时序响应、恢复 creep、粘弹性模量及其他特性。我们在直径从5微米到300微米、弹性模量从100 Pa到>100 MPa的天然和合成材料上演示了该技术的多功能性。由于该技术使用水对纤维施加力，特别适用于水凝胶和生物纤维等水合材料，为表征细长结构的微观力学特性提供了多功能平台。