动态机械分析（DMA）是一种强大的技术，用于研究材料的机械性能。在这个应用中，我们重点分析了软木，一种广泛用于葡萄酒密封和老化过程的材料。软木，从亚栎树的树皮中获得，表现出独特的细胞结构，提供类似于合成聚合物的机械性能。在一个轴上，软木具有蜂窝状结构。其他两个轴的结构是多个类似矩形的棱镜。这使软木具有不同的机械性能，取决于被测试的方向。
软木塞的质量在很大程度上取决于其机械和物理特性，这对其在葡萄酒密封方面的有效性至关重要。决定软木塞质量的关键因素包括弹性、绝缘性、回弹力以及对气体和液体的不渗透性。通过利用动态机械分析（DMA）测试，我们可以定量评估软木塞的弹性和回弹特性，提供一个可靠的评估方法。
NANOVEA PB1000机械测试仪在 纳米压痕 DMA模式可以对这些特性进行表征，特别是杨氏模量、存储模量、损失模量和tan delta（tan（δ））。DMA测试还允许收集关于软木材料的相移、硬度、应力和应变的宝贵数据。通过这些综合分析，我们对软木塞的机械行为及其在葡萄酒密封应用中的适用性有了更深入的了解。
测量目标
在这项研究中，使用NANOVEA PB1000机械测试仪在纳米压痕模式下对四个软木塞进行动态机械分析（DMA）。软木塞的质量被标示为：1 - Flor, 2 - First, 3 - Colmated, 4 - Synthetic rubber.对每个软木塞在轴向和径向都进行了DMA压痕测试。通过分析软木塞的机械反应，我们旨在深入了解其动态行为，并评估其在不同方向上的性能。
NANOVEA
PB1000
| 最大力气 | 75 mN |
| 装载率 | 150 mN/min |
| 卸载率 | 150 mN/min |
| AMPLITUDE | 5 mN |
| 频度 | 1赫兹 |
| CREEP | 60 s |
压头类型
球类
51200钢
3毫米直径
在下面的表格和图表中，杨氏模量、储存模量、损失模量和tan delta在每个样品和方向之间进行了比较。
杨氏模量： Stiffness；高值表示stiff，低值表示flexible。
储存模数： 弹性反应；储存在材料中的能量。
损失模量： 粘性反应；由于热而损失的能量。
谭（δ）： 阻尼；高值表示更多的阻尼。
轴向
| 塞子 | 杨氏模量 | 存储模量 | 亏损模式 | TAN |
| # | (MPa) | (MPa) | (MPa) | (δ) |
| 1 | 22.5675 | 22.27209 | 3.624947 | 0.162964 |
| 2 | 18.54664 | 18.27153 | 3.162349 | 0.17409 |
| 3 | 23.75381 | 23.47267 | 3.617819 | 0.154592 |
| 4 | 23.6972 | 23.58064 | 2.347008 | 0.099539 |
辐射方向
| 塞子 | 杨氏模量 | 存储模量 | 亏损模式 | TAN |
| # | (MPa) | (MPa) | (MPa) | (δ) |
| 1 | 24.78863 | 24.56542 | 3.308224 | 0.134865 |
| 2 | 26.66614 | 26.31739 | 4.286216 | 0.163006 |
| 3 | 44.07867 | 43.61426 | 6.365979 | 0.146033 |
| 4 | 28.04751 | 27.94148 | 2.435978 | 0.087173 |
杨氏模量
存储模量
亏损模式
TAN DELTA
在软木塞之间，在轴向测试时，杨氏模量差别不大。只有塞子#2和#3在径向和轴向之间的杨氏模量有明显差异。因此，储能模量和损耗模量在径向方向上也将高于轴向方向。塞子#4显示出与天然软木塞类似的特性，除了损失模量。这相当有趣，因为这意味着天然软木塞比合成橡胶材料具有更高的粘性。
纳诺维娅 机械测试仪 在纳米划痕测试仪模式下，可以模拟许多现实生活中油漆涂层和硬质涂层的故障。通过以受控和密切监控的方式施加不断增加的负载，该仪器可以识别发生负载故障的情况。然后可以将其用作确定耐刮擦性定量值的方法。测试的涂层没有风化，已知在约 22 mN 时出现第一道裂纹。值接近 5 mN，很明显，7 年一圈已经使油漆退化。
对原始轮廓进行补偿，可以获得划痕期间的修正深度，也可以测量划痕后的残留深度。这就提供了关于涂层在增加载荷下的塑性与弹性行为的额外信息。裂纹和变形的信息对改善硬涂层都有很大的作用。非常小的标准偏差也显示了该仪器技术的可重复性，这可以帮助制造商提高他们的硬涂层/涂料的质量，并研究风化的影响。
应力的变化频率通常会导致复数模量的变化，而复数模量是聚合物的关键机械性能。例如，当车辆在道路上行驶时，轮胎会遭受周期性的高变形。当汽车加速到更高的速度时，压力和变形的频率会发生变化。这种变化会导致轮胎粘弹性特性的变化，而轮胎粘弹性特性是汽车性能的重要因素。需要对不同频率下聚合物的粘弹性行为进行可靠且可重复的测试。 NANOVEA 的 Nano 模块 机械测试仪 通过高精度压电执行器产生正弦负载，并使用超灵敏称重传感器和电容器直接测量力和位移的演变。简单的设置和高精度的结合使其成为动态机械分析频率扫描的理想工具。
粘弹性材料在经历变形时同时表现出粘性和弹性特征。高分子材料中的长分子链促成了其独特的粘弹性能，即结合了弹性固体和牛顿流体的特性。应力、温度、频率和其他因素都对粘弹性能起作用。动态机械分析，也被称为DMA，通过施加正弦波应力和测量应变的变化来研究材料的粘弹性行为和复合模量。
在最大载荷下的动态机械分析频率扫描可以在一次测试中快速简单地测量样品在不同载荷频率下的粘弹性能。不同频率下的载荷和位移波的相移和振幅可以用来计算各种基本的材料粘弹性能，包括 储存模数, 损耗模数 和 谭 (δ) 正如以下图表所总结的那样。
在本研究中，1、5、10和20赫兹的频率对应于每小时约7、33、67和134公里的速度。随着测试频率从0.1到20赫兹的增加，可以观察到存储模量和损失模量都在逐渐增加。当频率从0.1增加到1赫兹时，Tan（δ）从~0.27下降到0.18，然后在达到20赫兹的频率时，它逐渐增加到~0.55。DMA扫频可以测量储存模量、损失模量和Tan (δ)的趋势，这提供了关于单体运动和交联以及聚合物的玻璃转变的信息。通过在扫频过程中使用加热板提高温度，可以获得不同测试条件下分子运动性质的更完整的图像。
在这项研究中，我们展示了NANOVEA机械测试仪在轮胎样品上进行动态机械分析频率扫描测试的能力。该测试测量了轮胎在不同频率的应力下的粘弹性能。随着加载频率从0.1到20赫兹的增加，轮胎显示出储存和损失模量的增加。它提供了关于轮胎在不同速度下运行的粘弹性行为的有用信息，这对于提高轮胎的性能以实现更平稳、更安全的骑行至关重要。DMA扫频试验可以在不同的温度下进行，以模拟轮胎在不同天气下的真实工作环境。
在NANOVEA机械测试仪的纳米模块中，快速压电的负载应用与单独的高灵敏度应变计的负载测量是独立的。这在动态机械分析中具有明显的优势，因为深度和载荷之间的相位是直接从传感器收集的数据中测量的。相位的计算是直接的，不需要进行数学建模，因为数学建模会增加所产生的损失和存储模量的不精确性。而基于线圈的系统则不是这样。
总之，DMA测量损耗和存储模量、复合模量和Tan（δ）作为接触深度、时间和频率的函数。可选的加热阶段允许在DMA期间测定材料的相变温度。NANOVEA机械测试仪在一个平台上提供无与伦比的多功能纳米和微米模块。纳米和微米模块都包括划痕测试器、硬度测试器和磨损测试器模式，在单个模块上提供了最广泛和最友好的测试范围。
使用纳米压痕的应力松弛测量
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橡胶的粘弹性分析
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车辆在道路上行驶时，轮胎要承受周期性的高变形。当暴露在恶劣的道路条件下时，轮胎的使用寿命会受到许多因素的影响，如螺纹的磨损、摩擦产生的热量、橡胶老化等。
因此，轮胎通常具有由碳纤维填充的橡胶、尼龙绳和钢丝等组成的复合层结构。特别是，轮胎系统不同区域的橡胶组成被优化，以提供不同的功能特性，包括但不限于耐磨线、缓冲橡胶层和硬橡胶底层。
对橡胶粘弹性行为进行可靠且可重复的测试对于新轮胎的质量控制和研发以及旧轮胎的使用寿命评估至关重要。动态力学分析（DMA） 纳米压痕 是一种表征粘弹性的技术。当施加受控振荡应力时，会测量产生的应变，从而使用户能够确定被测材料的复数模量。
瓶塞的质量在很大程度上取决于其机械和物理性能。其密封葡萄酒的能力可以被确定为这些重要因素：灵活性、绝缘性、回弹力以及对气体和液体的不渗透性。通过进行动态机械分析（DMA）测试，可以用一种可量化的方法来衡量其弹性和回弹特性。这些特性可通过Nanovea机械测试仪的 纳米级的 "Nanoindentaion"。 以杨氏模量、存储模量、损失模量和tan delta（tan（δ））的形式。从DMA测试中可以收集到的其他数据是材料的相移、硬度、应力和应变。
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