تتطلب الاختبارات الميكانيكية التقليدية (الصلابة والالتصاق والضغط والثقب وقوة الخضوع وما إلى ذلك) دقة وموثوقية أكبر في بيئات مراقبة الجودة الحالية مع مجموعة واسعة من المواد المتقدمة من الأنسجة إلى المواد الهشة. فشلت الأجهزة الميكانيكية التقليدية في توفير التحكم الدقيق في الحمل والدقة المطلوبة للمواد المتقدمة. تتطلب التحديات المرتبطة بالمواد الحيوية تطوير اختبارات ميكانيكية قادرة على التحكم الدقيق في الحمل على المواد شديدة الليونة. تتطلب هذه المواد أحمال اختبار منخفضة للغاية مع نطاق عمق كبير لضمان قياس الممتلكات المناسب. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إجراء العديد من أنواع الاختبارات الميكانيكية المختلفة على نظام واحد مما يسمح بوظائف أكبر. يوفر هذا مجموعة من القياسات المهمة على المواد الحيوية بما في ذلك الصلابة ومعامل المرونة ومعامل الفقد والتخزين والزحف بالإضافة إلى مقاومة الخدش ونقاط فشل قوة الخضوع.

هدف القياس

في هذا التطبيق ، يتم استخدام جهاز اختبار Nanovea الميكانيكي في وضع المسافة النانوية لدراسة معامل الصلابة والمرونة لثلاث مناطق منفصلة من بدائل المواد الحيوية على الدهون ، واللحوم الخفيفة ، ومناطق اللحوم المظلمة في بروسسيوتو.

تستند المسافة البادئة بالنانو إلى معايير المسافة البادئة الآلية ASTM E2546 و ISO 14577. وهي تستخدم طرقًا راسخة حيث يتم دفع طرف indenter من الهندسة المعروفة إلى موقع معين من مادة الاختبار مع زيادة الحمل الطبيعي المتحكم فيه. عند الوصول إلى أقصى عمق محدد مسبقًا ، يتم تقليل الحمل العادي حتى يحدث الاسترخاء التام. يتم تطبيق الحمل بواسطة مشغل بيزو ويتم قياسه في حلقة مضبوطة بخلية تحميل عالية الحساسية. أثناء التجارب ، تتم مراقبة موضع indenter بالنسبة لسطح العينة باستخدام مستشعر سعوي عالي الدقة. توفر منحنيات الحمل والإزاحة الناتجة بيانات خاصة بالطبيعة الميكانيكية للمادة المختبرة. النماذج القائمة تحسب الصلابة الكمية وقيم المعامل باستخدام البيانات المقاسة. المسافة النانوية مناسبة لحمل منخفض وقياسات عمق الاختراق بمقاييس نانومتر.

النتائج والمناقشة

تعرض هذه الجداول أدناه القيم المقاسة للصلابة ومعامل يونغ بمتوسطات وانحرافات معيارية. قد تسبب خشونة السطح العالية اختلافات كبيرة في النتائج بسبب حجم المسافة البادئة الصغيرة.

تحتوي منطقة الدهون على حوالي نصف صلابة مناطق اللحوم. تسببت معالجة اللحوم في أن تكون منطقة اللحم الداكنة أصعب من منطقة اللحم الفاتحة. معامل المرونة والصلابة لهما علاقة مباشرة بشعور الفم بمضغ مناطق الدهون واللحوم. تستمر منطقة الدهون واللحوم الخفيفة في الزحف بمعدل أعلى من اللحوم الداكنة بعد 60 ثانية.

النتائج التفصيلية - الدهون

النتائج التفصيلية - لحم خفيف

النتائج التفصيلية - اللحوم الداكنة

خاتمة

في هذا التطبيق، Nanovea اختبار ميكانيكي في وضع nanoindentation، تم تحديد الخواص الميكانيكية بشكل موثوق لمناطق الدهون واللحوم مع التغلب على خشونة سطح العينة العالية. وقد أظهر هذا القدرة الواسعة التي لا مثيل لها للاختبار الميكانيكي لشركة Nanovea. يوفر النظام في الوقت نفسه قياسات دقيقة للخصائص الميكانيكية للمواد شديدة الصلابة والأنسجة البيولوجية الناعمة.

تضمن خلية الحمل في التحكم في الحلقة المغلقة مع جدول بيزو قياسًا دقيقًا للمواد الهلامية الصلبة أو اللينة من 1 إلى 5 كيلو باسكال. باستخدام نفس النظام ، من الممكن اختبار المواد الحيوية بأحمال أعلى تصل إلى 400 نيوتن. يمكن استخدام التحميل متعدد الدورات لاختبار الإجهاد ويمكن الحصول على معلومات قوة الخضوع في كل منطقة باستخدام طرف ماسي أسطواني مسطح. بالإضافة إلى ذلك ، باستخدام التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) ، يمكن تقييم خواص المرونة اللزجة ومعايير التخزين بدقة عالية باستخدام التحكم في حمل الحلقة المغلقة. تتوفر أيضًا الاختبارات في درجات حرارة مختلفة وتحت السوائل على نفس النظام.

لا يزال جهاز الاختبار الميكانيكي لـ Nanovea هو الأداة المتفوقة لتطبيقات البوليمر / الهلام البيولوجية واللينة.