量測水膠等軟性物質機械性質的新方法

Original publish date:Jul 09, 2006

編輯 HCC 報導

美國國家標準與技術局(National Institute of Standards and Technology, NIST).研發出量測軟性高分子物質勁度(stiffness)的快速方法，待測試件以感應薄膜(sensor film)覆蓋，兩者壓縮至挫曲(buckle)，薄膜表面所產生的起伏脊線圖案(ridge-like features)可以決定試件的勁度。

勁度為物體承受負荷時，抵抗變形的能力，勁度大則變形小，勁度小則變形大。工程師在選用材料時，勁度值是個很重要的選擇要素，一般物質例如金屬的勁度，可利用拉力試驗機測得。

不過以現有的機械性質測試技術而言，要測試水膠這類軟性物質的勁度，實為一大挑戰。水膠(hydrogels)為能吸收大量水分的軟性高分子物質，由於其性質與軟性組織類似，所以水膠大量使用於生物材料領域。當應用於隱形眼鏡、組織工程(tissue engineering)時，勁度為水膠材料性能例如舒適度與耐久性的重要指標，同時也能控制細胞吸附性。.

美國國家標準與技術局使用材料性質已知的感應薄膜黏結在軟性物質上，壓縮試件會讓感應薄膜挫曲，產生重複性的類似脊線圖案。薄膜與軟性物質的係數比值會影饗脊線間的間隙，由於感應薄膜的機械性質已知，因此可以計算感應薄膜下方軟性物質的勁度。

此技術的另一特色，為其測試速率。NIST正與業界合作，利用此法做為量產型量測工具。

參考來源：

• ScienceDaily: Soft Materials Buckle Up For Measurement
• “High-Throughput Modulus Measurements of Hydrated Polymer Gels”

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