在剛剛結(jié)束的“復(fù)合材料跨尺度技術(shù)研討活動(dòng)"中，與會(huì)專家達(dá)成了一個(gè)共識(shí)：構(gòu)建貫穿“表征數(shù)據(jù)—模型構(gòu)建—仿真評(píng)估—試驗(yàn)驗(yàn)證"的全鏈條驗(yàn)證體系，是加速新材料工程轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。劍橋大學(xué)教授Vikram Deshpande在香港理工大學(xué)的講座中也提到，基于實(shí)驗(yàn)室X光的動(dòng)態(tài)斷層掃描和數(shù)字體積相關(guān)技術(shù)，正將大型同步輻射設(shè)施的能力帶入常規(guī)實(shí)驗(yàn)室。這一切都指向一個(gè)趨勢(shì)——力學(xué)測(cè)試正從單一的“應(yīng)力-應(yīng)變曲線"輸出，邁向了“原位+跨尺度"的多元化時(shí)代。

從“終點(diǎn)"到“過(guò)程"的視角轉(zhuǎn)變

過(guò)去，我們關(guān)注的是材料的斷裂點(diǎn)；如今，我們關(guān)注的是材料在受力全過(guò)程中，內(nèi)部微裂紋如何萌生、界面如何脫粘、晶粒如何轉(zhuǎn)動(dòng)。例如，在魏悅廣院士關(guān)于環(huán)境下復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)的研究中，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)分層起裂依賴于對(duì)材料局部特征長(zhǎng)度的精確把握。這種“過(guò)程"數(shù)據(jù)的缺失，往往導(dǎo)致理論模型與實(shí)際行為存在偏差。

跨尺度測(cè)試的硬件門檻

要實(shí)現(xiàn)這種視角轉(zhuǎn)變，對(duì)測(cè)試設(shè)備提出了三大挑戰(zhàn)：

1. 穩(wěn)定性： 原位測(cè)試往往需要長(zhǎng)時(shí)間掃描成像，這就要求試驗(yàn)機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間保持位移或載荷恒定時(shí)，無(wú)漂移、無(wú)抖動(dòng)。

2. 開(kāi)放性： 試驗(yàn)機(jī)必須設(shè)計(jì)緊湊，且具備多接口，以便集成到光學(xué)平臺(tái)、同步輻射光束線或電子顯微鏡腔內(nèi)。

3. 控制精度： 為了捕捉微應(yīng)變下的損傷起始，加載步長(zhǎng)必須足夠精細(xì)，控制算法必須足夠平滑，避免“過(guò)沖"對(duì)樣品造成隱性損傷。

凱爾方案：搭建從“宏觀"到“微觀"的橋梁

面對(duì)跨尺度表征技術(shù)的普及，凱爾測(cè)控早已布局。我們的原位力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)采用柔性鉸鏈傳動(dòng)技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)了無(wú)間隙、無(wú)摩擦的純軸向加載，更具備長(zhǎng)期穩(wěn)定性。無(wú)論是配合DIC觀測(cè)復(fù)合材料表面的應(yīng)變場(chǎng)，還是在掃描電鏡下追蹤金屬材料滑移帶的演變，凱爾試驗(yàn)機(jī)都能提供純凈的力學(xué)激勵(lì)。此外，針對(duì)增材制造多組元合金的中溫測(cè)試需求，我們的高溫原位系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)精確溫控下的力學(xué)加載，助力研究人員揭示鈷合金化在700℃下激活多元滑移的真實(shí)過(guò)程。

從原子尺度的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)到宏觀結(jié)構(gòu)的屈曲失穩(wěn)，凱爾測(cè)控試驗(yàn)機(jī)以其精密的控制技術(shù)，成為連接微觀機(jī)理與宏觀性能的一環(huán)，助力您在跨尺度研究的浪潮中，洞察毫末之變。