高频最优窗调制扫频粘弹力测量：用于快速演化粘弹性材料的应用
软凝聚态物质
2024-05-14 v1
摘要
了解固化基体机械性能的演化对于复合材料部件或结构制造至关重要。传统粘弹力测量基于小幅振荡剪切，受限于长时间监测。对于快速演化的材料，时间扫描可提供有意义的测量，但只能在单个频率下进行。为克服这一限制，我们利用组合频率和幅度调制的扫频应变波形，联合自制的滑动板压电致动器（PZR）和商业双头旋转粘弹力仪（Anton Paar MCR 702）来探测这些时变材料的线性粘弹性。PZR 的直接可控性源于其无固件设计以及微秒级的致动器-传感器响应，使其成为探索该技术优势的理想设备。高频能力使我们能够延长可达的线性粘弹性光谱的上限，最重要的是，将调制应变信号（OWCh-PZR）的持续时间缩短到亚秒尺度，同时保持高时间带宽比。这种短持续时间确保即使在快速固化树脂中，突变次数（NMu）也保持在合理范围内。本方法通过两个仪器上的校准测试进行验证，讨论了相应的局限性。作为概念验证，我们将该技术应用于固化环氧树脂。每 20 秒评估一次线性粘弹性光谱，以监测材料随时间和频率依赖性能的快速演化。最后，我们利用红外光谱学（FTIR）获取有关化学网络演化的洞察，同时研究这些非均匀系统中材料性质随间隙依赖性的演化。
引用
@article{arxiv.2405.07721,
title = {High-frequency Optimally Windowed Chirp rheometry for rapidly evolving viscoelastic materials: application to a crosslinking thermoset},
author = {Thanasis Athanasiou and Michela Geri and Patrice Roose and Gareth H. McKinley and George Petekidis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.07721},
year = {2024}
}