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納米壓痕技術該技術的成功取決于對接觸機理的理解和高級數據采集工具的可用性。基本思想是，當我們使用非常小的探針/壓頭來探查材料時，可以基于探針與材料的相互作用來預測材料的性能。背后的物理學可以追溯到1800年代，當時Hertz，Sneddon和許多其他研究人員開發了兩體接觸所需的接觸力學，但是直到1990年代，Oliver和Pharr才將其進一步發展并找到了一種測量模量和強度的方法。材料與另一種已知材料接觸的硬度。硬件更新具有實時傳感位置的閉環X/Y/Z平臺（80nm分辨率）更...
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本構模型對于預測材料的力學行為是必要的。然而由于生物組織的定向纖維結構通常表現出明顯的機械各向異性，傳統單軸試驗產生的應力-應變數據不能直接外推到廣義的三維本構方程。而生物組織通常被認為是不可壓縮的，對于二維應力狀態的平面雙軸測試，可用于表征其機械性能并驗證本構模型。關于軟材料/生物組織的雙軸應力-應變主要挑戰包括：較小的樣本尺寸，取材位置重復性低，降解引起的時間依賴性變化，變形的不均勻。BioTester測試系統專為軟材料和生物組織而設計。正交的獨立作動器可以編程在力或變形...
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生物納米壓痕儀相對于原子力顯微鏡(AFM)的優點性能優勢：模量測試下限更低，可以測試更軟的樣品。生物納米壓痕儀的模量測試范圍下限低至5Pa，而AFM在千帕級別已經波動很大，數據質量較差。其原因是多方面的，生物納米壓痕儀和AFM雖然都是懸臂梁式壓頭，但對于極軟物質的測試，壓痕儀探針進行了多重優化。噪聲更低。原子力顯微鏡采用的是激光三角反射式杠桿，光杠桿除了反映探針懸臂梁背景噪音，還把激光的位置噪音耦合到光杠桿上，從而導致四象限傳感器上獲得的信號背景噪音很大。隨著力學測量精度提高...
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SurfaceForcesApparatus(SFA)TechniqueSFA在了解表界面間的相互作用中做出了許多貢獻，半個世紀以來廣泛應用于各領域的研究，例如，配體-受體相互作用，貽貝啟發的粘附機制，脂質雙分子層，電化學表面力，以及潤滑與磨損等。SFA通常使用交叉圓柱進行操作。首先，它規避了準確對齊兩個平行板的困難，從而避免不必要的邊緣效應；其次，可以通過橫向移動圓柱體來研究相同表面上不同的接觸點。如果在實驗過程中出現表面的磨損或污染，則可以很容易地找到新的接觸區；最后，該...
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力是使物體變形、運動和/或改變運動狀態的機械作用。機體處于力學環境之中，機體的各項生命活動均受力學因素的影響。力不僅誘導機體組織細胞生變形效應和/或運動效應，而且可引發復雜的生理功能改變。生物力學(biomechanics)是研究生命體變形和運動的學科，通過生物學與力學原理方法的有機結合，認識生命過程的規律，解決生命與健康領域的科學問題。上世紀90年代以來，隨著科學技術的進步，生物力學的研究逐漸深入到細胞分子層次，生物力學自身也在不斷發展。力學生物學(mechanobiolo...
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夾持擰緊鉗口是最常見的選擇。拉簧適合小于20N的力。它們提供一致的夾持力，可以改進為具有理想的夾持力而不會損壞試樣。螺釘適合大于100N的峰值力。在20-100N范圍內，這兩個選項也都運行良好。一般來說，墊紙可以很好地作為脆弱組織的抓握表面，砂紙可以很好地用于軟組織，而金屬鋸齒鉗口可以很好地用于堅硬的組織。有時將樣品粘在塑料片上，然后在測試過程中抓住塑料片。零點許多軟生物材料是高度非線性的。確定試樣上零載荷的位移是困難的。在這些情況下，最好在力/位移曲線有可測量斜率的點使用定...
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生物材料研究團隊的成員通常來自工程、生物學、醫學和其他領域。對于非工程類學者來說，很容易理解為什么機械性能很重要，但測試過程似乎很復雜且令人困惑。下面可能是一個幫助您入門的快速框架。明確目標您是否需要測試具有特定幾何形狀或材料屬性的物體？模擬體內加載、執行比較研究和建立基準通常很重要。對于材料測試，需要生成具有規則幾何形狀（例如圓柱、球體或狗骨條）的試樣，這將能夠確定與試樣幾何形狀無關的材料特性（例如楊氏模量）。選擇合適的技術對于50mN–50kN的力，傳統的力傳感器大多數主...
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柔軟易碎鋸齒狀的夾具并不總是合適。考慮用帶砂紙夾層的夾子或基于多點穿刺的固定。組成復雜生物材料的硬度和/或強度在一個樣本內可能會有所不同，有時需要利用基于圖像的應變分析等工具量化局部應變。微小金屬和塑料通常是大量可用的，生物組織可能不是。隨著尺寸的減小，需要更大的力和位移精度。各向異性許多生物材料具有定向排列的微結構，考慮雙軸試驗或多模態試驗，以全面評估機械性能。形狀復雜可能需要創建自定義測試夾具和非標準測試步驟，如測試心臟瓣膜。環境敏感度在受控溫度下測試，還要關注水合作用以...
