动态力学仪

日前在中南林业科技大学流变力学研究所实验室设备采购招标中，高级动态热力学谱仪EPLEXOR 500N（DMTS/DMTA/DMA）以绝对明显的优势中标，这也标志着国内高校及科研院所也具备了水平最高和配置最全的DMA。 由于材料的动态力学性能测试对于力值大小和应变范围的要求最高，因此这两个指标决定了仪器的性能好坏,德国GABO公司制造生产的高级动态热力学谱仪DMTS,由于采用了独有的双驱动器代替了先前的一个单一驱动器(动态和静态不分,互相影响,测试数据不准确),是目前市场上测试范围最宽的高级动态力学分析仪DMA,并且最高温度可以达到1500C,因而是目前全世界高级用户首选的一直在塑料、橡胶、轮胎、复合材料以及航空航天材料领域享有盛名,除了包括DMA/DMTA的功能,并具有更多的独到功能. 在最近的10多年来,在中国用户还停留在以前是用受到局限的小力值DMA的水平上的时候，众多的国际一流大学的实验室和著名跨国大公司的研发中心都相继购置了多台高级动态热力学谱仪EPLEXOR。其众多用户如,GE,拜耳,巴斯夫,德固赛,道化学,汉高,杜邦等等. 并且由于其性能的卓越性,近年来已经成为F1赛车专用轮胎唯一的动态力学测试分析检测仪器.因而如普里斯通、米其林、固特异、韩泰、大陆、倍耐力、锦湖等等. 近年来,在中国也有多家橡胶轮胎用户佳通,玲珑,青岛科技大学配置了该仪器. 近三年来,已有二十多年DMA销售和服务经验的瑞特恩科技公司作为其中国总代理,为佳通,玲珑,青岛科技大学,拜耳,杜邦等十多个用户配置了该仪器,并且提供了良好的售后服务.

今天在韩国锦湖轮胎第三台DMTS在其亚洲最大的新建研发机构锦湖轮胎中国研发中心安装调试完毕! 在最近的10多年来,所有的国际一流橡胶轮胎生产公司(前20名)的研发中心都购置了多台DMTS,如普里斯通、米其林、固特异、韩泰、大陆、倍耐力、锦湖等等,并且由于其性能的卓越性,近年来已经成为F1赛车专用轮胎唯一的动态力学测试分析检测仪器. 近年来,在中国也有多家橡胶轮胎用户佳通,玲珑,青岛科技大学配置了该仪器. 由于材料的动态力学性能测试对于力值大小和应变范围的要求最高，因此这两个指标决定了仪器的性能好坏,德国GABO公司制造生产的高级动态热力学谱仪DMTS,由于采用了独有的双驱动器代替了先前的一个单一驱动器(动态和静态不分,互相影响,测试数据不准确),是目前市场上测试范围最宽的高级动态力学分析仪DMA,并且最高温度可以达到1500C,因而是目前全世界高级用户首选的一直在塑料、橡胶、轮胎、复合材料以及航空航天材料领域享有盛名,除了包括DMA/DMTA的功能,并具有更多的独到功能.其众多用户如,GE,拜耳,巴斯夫,德固赛,道化学,汉高,杜邦等等.在大力值和大应变的DMA的领域, 近三年来,已有二十多年DMA销售和服务经验的瑞特恩科技公司作为其中国总代理,为佳通,玲珑,青岛科技大学,拜耳,杜邦等十多个用户配置了该仪器,并且提供了良好的售后服务.

p style=" text-align: center " 耐驰科学仪器商贸(上海)有限公司 /p p 　　Gabo 公司是全球领先的大力值动态热机械分析仪器供应商，有40 多年的仪器设计及应用经验，其产品广泛用于轮胎、橡胶行业，是行业测试的标杆仪器。为了拓展产品应用领域，开拓更广泛的市场，Gabo公司于2015年与Netzsch合并，隶属Netzsch热分析业务部，主要产品有Eplexor系列(大力值、高温DMA)、Gabometer(压缩生热测试)和Gabotack(粘接强度测试)，其中Eplexor 系列应用最为广泛，涉及橡胶、聚合物、陶瓷、玻璃、金属、复合材料等领域，本文主要介绍了其原理、结构及应用。 /p p span style=" font-size: 20px " strong 原理 /strong /span /p p 　　Eplexor系列是大力值DMA 仪器，可以在动态或静态载荷的情况下对材料进行表征： /p p 　　1、动态载荷测试，是在样品上施加一定频率的周期应力，分析应变大小及施加的动态力与样品形变间的相位差，由此得到材料的动态性能，如刚度(弹性模量，E’)和阻尼(损耗模量，E’’)。为了模拟材料在实际工况下的受力方式，动态应力可以是正弦波、三角波，也可以是方波等。图1所示为正弦波应力作用下的应力(红色)和应变(蓝色)曲线，应力与应变的比值为复数模量，二者的相位差为δ，反应了材料变形的滞后程度。 /p p style=" text-align: center " img title=" 1.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/3a83b8ed-d1aa-4af3-beaf-3f8672727b69.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图1、动态载荷下的应力应变曲线 /p p 　　在复数坐标内，复数模量与x轴的夹角即为δ，储能模量(E’)和损耗模量(E’’)分别是复数模量在实轴和虚轴的投影，tanδ为损耗因子，数值上等于E’/E’’，代表了材料的损耗特性。图2 显示了不同材料的相位差分布，金属材料最低，高聚物次之，液体、油类较高。 /p p style=" text-align: center " img title=" 2.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/e0683e76-1d39-488f-8a4a-ffb9dddafaf5.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图2、不同材料的相位差分布 /p p 　　2、静态载荷测试，是在样品上施加静态的应力/应变，分析样品尺寸/力随时间的变化，得到材料的蠕变/松弛性能或模量、强度等参数。 /p p span style=" font-size: 20px " strong 结构 /strong /span /p p 　　图3为Eplexor传感器结构示意图，与传统小力值DMA 相比，其最大的特点是静态力和动态力可以分别单独驱动，静态力通过伺服电机驱动，动态力通过电动振荡器产生，这样动态力和静态力可同时实现全量程加载(最大可达± 8000N)，在更宽广的载荷作用下研究材料的力学性能。为了保证不同载荷下的力值精度，可配备多个量程的力传感器，用户可自行更换。 /p p style=" text-align: center " img title=" 3.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/880e5240-e070-4759-a4c2-5a1ab72ac702.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图3、Eplexor结构 /p p 　　为了满足不同样品多种变形方式的要求，Eplexor配备了多种支架，测试可在压缩、拉伸、三点弯曲、四点弯曲、剪切、悬臂等多种模式下进行。此外，可以通过配置扩展附件，实现DEA与DMA 联用，得到力学性能的同时得到材料的介电性能 通过配置湿度附件，可以研究吸水对材料性能的影响 或通过浸入式容器，研究样品与水或油的接触导致的老化或增塑剂效应 通过配置UV 附件，研究材料的光老化或光固化反应。还可以配置自动进样器，提高测试效率。 /p p span style=" font-size: 20px " strong 应用 /strong /span /p p 　　Eplexor的应用覆盖众多领域，其中橡胶行业应用是其传统强项，发表的相关研究结果很多，本文对此不作过多展开，而主要侧重该仪器在复合材料、合金、陶瓷等领域的独特应用。作为一种新型的结构功能材料，纤维增强复合材料以其高强度、低密度的特性，得到越来越广泛应用。图4 所示为纤维增强材料的常规DMA 测试结果，可以看出在157.6 度前，材料的模量为140GMPa左右，与钛合金相当，在温度要求不高的领域可以取代传统金属。 /p p style=" text-align: center " img title=" 4.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/e3aeff96-ea7a-4b23-8bb4-ec22fea71cb2.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图4、纤维复合材料常规DMA 测试 /p p 　　但与金属类材料不同的是，复合材料在其弹性变形范围内，应力与应变之间不一定呈线性关系，而复合材料在工况过程中通常需要在有一定预载荷作用的情况下，再承受额外的动态交变载荷，如桥梁、飞机、汽车等，所以非常有必要对此类材料在不同动/静载荷作用下的性能进行研究。图5所示为对碳纤维复合材料进行动/静载荷扫描的三维结果，可以看出，材料的模量对载荷有非常明显的依赖性，静态载荷不变的情况下，模量随动态载荷增大而降低，而动态载荷不变的情况下，模量随静态载荷增大而增大，这可能是动/静载荷作用对复合材料内部变形机制的影响不同。 /p p style=" text-align: center " img title=" 5.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/ce078cac-b6e3-4c53-843d-ad5c64065dff.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图5、碳纤维复合材料的非线性力学行为 /p p 　　形状记忆合金，是一种加热到一定温度时低温下产生的形变会消除，并恢复到其原始形状的材料。由于其特殊的形状恢复功能，已被广泛应用于航空航天、医疗器械、机械电子等领域。此类材料在应用时，需要知道其发生形状转变的温度，而研究发现转变温度对载荷有一定的依赖性，因此有必要对工况载荷下的转变温度进行测试。图6为在不同预载荷作用下，对同一材料进行温度扫描的结果，测试采用拉伸模式，升温速率2K/min，频率10Hz，动态载荷保持20MPa不变，静态载荷从25MPa增大到250MPa，依次进行测试。静态载荷小于75MPa时，样品没有表现出明显转变，载荷超过100MPa时，随静态载荷增大，转变越来越明显，且转变温度逐渐提高，说明预加载荷会诱发相变，且可能导致合金微观结构上的变化，从而推迟转变温度。 /p p style=" text-align: center " img title=" 6.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/acd9834f-582a-481a-87bb-6d32243c5b32.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图6、预载荷对形状记忆合金转变温度的影响 /p p 　　金属陶瓷类样品通常的工况温度较高(如1000 度以上)，且承受的载荷较大，传统的DMA 由于温度和力受限，无法检测材料在高温区的力学性能，采用Eplexor 的高温炉即可以轻松实现。图7 为金属陶瓷复合材料在三点弯曲模式下进行的温度扫描测试，红色和蓝色曲线分别代表样品尺寸和静态应变随温度的变化，可以看出在50N静态载荷作用下，1400℃左右样品尺寸发生明显变化，可能是材料内部金属组分的熔融导致样品软化，此在载荷下，材料无法应用于更高温度。若增大或减小载荷，可能会使软化点提前或延后。 /p p style=" text-align: center " img title=" 7.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/56b176c9-9aca-4b87-b755-6c3cd845b241.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图7、金属陶瓷复合材料的耐温性测试 /p p 　　综上，Eplexor是一款配置灵活、功能强大的动态热机械分析仪，可以在宽广的温度和载荷范围内满足各类材料的力学性能测试要求。 /p

全球500强、世界核能巨无霸企业　- 法国AREVA集团旗下01dB-Metravib公司生产的高级动态力学分析仪（ＤＭＡ）一直在塑料、橡胶和轮胎领域享有盛名。拥有众多如米其林、普里斯通、固特异、拜耳、福特、道化学、剑桥大学、汉高等国际著名用户。日前，北京化工大学经过反复的调研论证，已经和法国01dB-Metravib公司的中国总代理——北京仪尊时代科技有限公司签署了购买合同和合作协议。希望它将成为该校塑料、橡胶、轮胎等领域研究的得力帮手。 该设备的测试范围极宽，力值可由0.002N到450N，其最高频率可达1000Hz，单次试验可测试模量７个数量级的变化。是目前市场上测试范围最宽的高级动态力学分析仪（ＤＭＡ）。

AFM/SEM二合一显微镜-FusionScope作为一款全新的集成式显微镜，拥有强大的材料形貌表征能力。设备通过SEM侧向视野，精准定位探针位置，针对性地对目标区域进行扫描，在半导体加工、薄膜材料、磁性样品等领域都具有突出的应用优势。同时，FusionScope还具有免样品转移、高清快速成像、一键完成模块导航等优势，在实际测试中为研究者带来了极大的便利。基于聚焦电子束诱导沉积方法制备的具有精确纳米尺度3D几何结构的等离子体纳米结构，采用FusionScope进行了原位尺寸表征（Adv. Funct. Mater. 34, 2310110, 2023）；通过低温刻蚀法制备的具有高深宽比的纳米线阵列，也采用FusionScope进行了高度、形貌、均匀性和粗糙度等方面的细致分析与总结（Appl. Phys. Rev. 11, 021211, 2024）。这些研究表明，FusionScope在材料科学研究中具有广泛的应用前景。除此之外，FusionScope在力学测试中同样具有优异的表现。通过SEM提供的视野，研究者可以实现对特定样品表面的力学性能测试，并且能够清晰地观察探针对样品的压痕过程。无论是想要探究材料的硬度、弹性模量还是断裂韧性，能在FusionScope中得到答案！AFM/SEM二合一显微镜-FusionScope1. 指定单根纳米柱的弹簧常数测试FusionScope可以精确测量单根硅纳米柱样品的弹簧常数。设备可以在SEM视野下将探针精确定位于硅纳米柱样品顶端，探针在不断接触与返回过程中即可得出力位移曲线，通过探针施加的力与纳米柱位移的比值计算得到样品的弹簧常数（Microscopy Today, 17-22, 2023）。探针测量单根硅纳米柱动态过程探针测量单根硅纳米柱快闪图样品的力学曲线2. 纳米压痕试验测试样品硬度FusionScope可以轻松实现在纳米压痕实验中的力学控制，以静制动，原位视野下轻松测试，可视化呈现纳米压痕。通过设置不同的力测试纳米压痕的效果，得到样品硬度信息。在SEM视野下测试纳米压痕的效果精确计算压痕的面积，可以避免伪结果的影响。探针在样品表面压痕压痕区域面积的AFM图像3. 复杂样品表面的力学信息测量FusionScope能够快速对具有不规则表面的载药颗粒进行力学测试与动态测量过程。如下样品主要成分为VitaminC，通过扫描电镜可以观察到样品表面崎岖不平，粗糙度较高，在进行力学测试过程中，能够通过SEM观察到一种阶段式下针过程，从而得到分段式力学曲线，二者相辅相成，互为验证。倾斜样品的力学曲线测量动态过程倾斜样品的力学曲线测量快闪图阶段式力学曲线测试结果4. 定制化实现不同力学测试需求通过无探针悬臂梁自制球形探针，满足定制化的各种需求。无探针悬臂梁顶端蘸取SEM固化胶，通过电镜视野寻找合适的样品球并进行电子束轰击对其进行固化，从而实现对球形末端悬臂梁的制备。探针下压并且实现对球形样品的力学性能测试，得到力距离曲线，全过程在SEM视野下可见。无探针悬臂梁寻找样品球并且对其进行固化过程制备完成的球形端探针相关产品1、FusionScope多功能显微镜

项目编号：0809-2341HGG14019项目名称：华南理工大学电磁式动态力学试验系统采购项目预算金额：110.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：110.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称数量（单位）简要技术需求或服务要求（具体详见采购需求）最高限价万元（人民币）1电磁式动态力学试验系统1套具体详见采购需求110本项目（电磁式动态力学试验系统）只允许采购本国产品，具体详见采购需求。本项目采购标的所属行业为： 工业交货地点：华南理工大学五山校区合同履行期限：在合同签订后90天内完成供货、安装和调试并交付用户单位使用。质保期为3年或以上。本项目( 不接受 )联合体投标。对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名称：华南理工大学地址：广州市天河区五山路381号联系方式：文老师，020-871129622.采购代理机构信息名称：广东华伦招标有限公司地址：广州市越秀区广仁路1号广仁大厦7楼联系方式：梁工，020-83172166转8413.项目联系方式项目联系人：文老师电话：020-87112962

p 　　安东帕TriTec近期成功开发了一种结合原位在线磨损测量的新型真空气氛下的球盘高温摩擦磨损试验机(HV-THT+DHM)，其使用数字全息显微镜(DHM)对样品磨损的痕迹进行实时测量。样品在2× 10-6 mbar的真空气氛下进行摩擦磨损的实验，同时使用数字全息显微镜(DHM)记录样品不同时间或不同区域的形貌，用以实时分析样品的磨损性能，原位数字全息显微镜(DHM)、共聚焦显微镜和扫描电子显微镜在图像之间具有极好的相关性 ，其他第三方观察设备(如拉曼或光学显微镜)也可用于代替原位数字全息显微镜(DHM)实时收集样品磨损轨迹上的化学或光学信息。 /p p strong style=" text-align: center " span style=" text-indent: 2em " 用户动态 /span /strong /p p 　　广东工业大学高温高真空超纳米压痕仪(UNHT3-HTV)成功顺利安装，解决了客户刀具涂层在高温下的硬度、断裂韧性、蠕变等难题，提高实际切削过程中刀具的使用寿命及加工精度。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/824b21c9-292b-4b01-b67b-effc1e23d1fa.jpg" title=" 高温高真空超纳米压痕仪（UNHT3-HTV）.jpg" / /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/92fef36c-5335-4c0e-a1de-15ff45c7c1ac.jpg" title=" 高温高真空超纳米压痕仪曲线.jpg" / /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/1ae78b3b-af88-455f-b783-91087f4d746a.jpg" title=" RST3大载荷划痕仪和NHT3纳米压痕仪.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 新产品 /strong —结合原位在线磨损测量的新型真空气氛下的球盘高温摩擦磨损试验机 /p p strong 进军汽车市场 /strong /p p 　　安东帕TriTec在汽车行业有很多用户和相关应用，在不同的研发中心和制造工厂成功出售了许多RST3大载荷划痕仪和NHT3纳米压痕仪等作为汽车行业的标准设备。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/cd40622f-8340-4b08-b42b-1289d526e0b5.jpg" title=" 汽车行业有很多用户和相关应用.jpg" / /p p strong 相关市场活动 /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/f7286e54-3b49-4d55-8f76-3ff4edd2e61b.jpg" title=" 2018国际薄膜大会.jpg" / /strong /p p 　　2018国际薄膜大会将于2018年7月17至20日在深圳维纳斯皇家酒店隆重召开，届时600-800位来自世界各地的学者、专家和业界精英将齐聚一堂，一同探讨薄膜工艺、表征和应用相关的尖端课题。此次会议的主题涵盖了薄膜领域的前沿和热点问题，包括：工业应用涂层、生物涂层、清洁能源涂层、电化学薄膜、功能陶瓷薄膜、薄膜的力学性能、纳米和纳米复合材料薄膜、有机/ 聚合物薄膜、光催化和自洁涂层、智能材料和薄膜等。安东帕中国是会议的铂金赞助商，欢迎相关人员莅临指导。 /p p strong 最新应用进展 /strong /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " 1. /span a style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " title=" " target=" _self" href=" http://www.instrument.com.cn/netshow/sh101011/down_890416.htm" span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 一种结合原位在线磨损测量的新型真空气氛下的球盘高温摩擦磨损试验机(HV-THT+DHM)的介绍 /span /a /p p 　　简介：摩擦和磨损是摩擦系统的两个主要特征。摩擦力通常可以使用负载传感器轻松获得，并实时获得摩擦系数。磨损和磨损率的确定就较为复杂，很难实时测量获得，众所周知，在测试期间样品表面微小的变化可能导致不可预测的磨损，原位实时磨损测量是唯一的解决方案。应用报告介绍了一种新的带数字全息显微镜(DHM)的球盘式高温真空摩擦磨损试验机(HV-THT)的应用。样品在2× 10-6 mbar的真空气氛下进行摩擦磨损实验，同时使用数字全息显微镜(DHM)记录样品不同时间或不同区域的形貌，用以实时分析样品的磨损性能。 /p p 　　2.安东帕表面力学测试仪器在汽车行业中的应用 /p p 　　 a style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " title=" " target=" _self" href=" http://www.instrument.com.cn/netshow/sh101011/down_890438.htm" span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 第一部分 纳米压痕划痕测试介绍 /span /a /p p 　　 a style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " title=" " target=" _self" href=" http://www.instrument.com.cn/netshow/sh101011/down_890449.htm" span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 第二部分 摩擦摩损及涂层厚度测试介绍 /span /a /p p 　　简介：轴承合金的脆性研究(纳米压痕仪NHT3)，轮胎等具有分级特性的聚合物材料的力学性能评价(UNHT3)，不锈钢螺栓电镀涂层弹性行为(NST3)，汽车不同清漆的抗划性能(NST3)，雨刷器和ITO玻璃之间的临界载荷确定(NST3)，汽车聚合物部件粘弹性的研究(UNHT3)，在高温下测量油泵的摩擦系数(TRN)，轴承部件耐磨损性能的研究(TRN)，测量涂层厚度(Calotest)。 /p p 　　 a style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " title=" " target=" _self" href=" http://www.instrument.com.cn/netshow/sh101011/down_890482.htm" span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 3.汽车行业中硬质涂层力学性能的评价 /span /a /p p 　　简介：“DLC”是英文“DIAMOND-LIKE CARBON”一词的缩写。DLC是一种由碳元素构成、在性质上和钻石类似，同时又具有石墨原子组成结构的物质。类金刚石薄膜(DLC)是一种非晶态薄膜，由于具有高硬度和高弹性模量，低摩擦因数，耐磨损以及良好的真空摩擦学特性，报告中详尽介绍了安东帕TriTec表面力学测试仪器在汽车行业的广泛应用。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/a22107f9-183e-49ae-8ca3-e815045dc2f5.jpg" title=" 安东帕2018年表面表征的活动升级.jpg" / /p p style=" text-indent: 2em " 安东帕2018年表面表征的活动升级，我们为您提供相关技术支持，让您可以专注于研究本质：详细探究材料表面特性的各个方面，注册客户将免费获得定制化笔记本，其中包含材料的测量方法、参数的相关案例。 /p

12月11日，中国科学院材料力学行为和设计重点实验室2016年度学术交流会在先进技术研究院召开。实验室学术委员会主任伍小平院士，实验室主任吴恒安教授、副主任倪勇教授、副主任姜洪源教授等40人出席了交流会。龚兴龙教授、骆天治教授、倪勇教授、姜洪源教授、吴恒安教授分别主持了五个时段共24场学术报告。　　吴恒安在开幕式致辞中表示，此次年度学术交流会的目的是为了加强实验室成员之间的团队合作，感谢大家对会议的热情参与和大力支持，实验室成员参会率超过九成。伍小平院士首先以“关注测量材料内部变形”为题做了主旨报告，介绍了X光、同步辐射光、中子衍射、太赫兹等测量手段的发展态势和在材料力学行为研究方面的应用前景。之后，实验室各研究小组分别介绍了本小组近年研究成果、最新研究进展和未来研究设想，特别介绍了实验室不同小组之间以及与实验室外部团队合作研究的成果。　　报告会结束后，吴恒安主持召开了全体参会人员座谈会。大家就实验室人才引进与培养、研究方向的凝练和重要方向项目的组织、军口项目和重点研发计划项目的申报、实验室维持经费的使用等方面进行了交流和讨论。伍小平院士就材料力学设计的切入点、力学实验新方法的应用和加强国内外同行交流等对大家提出了希望和要求。这次学术交流会展现了实验室成员在学术方面的优秀成果和发展潜力，实验室团队建设和合作研究等已取得了显著成效。　　中国科学院材料力学行为和设计重点实验室是在钱学森先生亲自关怀下于2001年12月30日正式批准成立的。实验室面向国家重大需求和科学前沿问题，以材料细观层次结构为切入点，开展材料力学行为与设计的前瞻性和基础性多学科交叉研究，为新型材料的应用与开发奠定理论基础。依据建设目标和学科交叉特点，实验室分为6个研究部：材料力学实验技术研究部、材料力学多尺度理论和模拟研究部、微纳构造材料力学与设计研究部、智能材料和结构控制研究部、生物力学与仿生材料设计研究部、材料冲击动力学行为与设计研究部。现有全职成员42人(其中教授20人、副教授9人、聘期制副研究员和博士后9人)，另有兼职成员5人。全职成员近5年获得国家杰出青年基金资助2项，基金委优秀青年基金资助2项，基金委重点项目2项，国家重大科研仪器研制项目1项，一批年轻学者表现出良好的学术发展态势。

继北京化工大学率先引进了法国01 db生产的高级DMA仪器后，超宽的频率范围（1e-5Hz~1000Hz），极宽的力值范围（± 0.002± N~450N），特强的仪器架构刚度（5e+7N/m），结合功能极其完善的软件，将材料力学性能测试的水平推向了一个崭新的高度。01 db DMA已经成为衡量动态机械分析的新尺度、新水准。 一年的时间内，许多用户相继与北京仪尊时代科技有限公司进行了技术交流，对01 db DMA仪器表达了极大的兴趣和强烈的购买欲望。并在各个领域发挥着重要作用。比如，南京大学购置的最新型DMA+450系用于研究高级减震材料的开发；中科院北京声学研究所订购的DMA+450，用来进行水下降噪材料的研究。航天部第703研究所使用该设备进行高级航天减震材料的评估。相信在不久的将来，01-db DMA仪器必将成为我国高等院校、科研院所及大型橡塑企业的最强大的动态力学测试平台，为我国新材料的研发和生产做出巨大贡献。另外，在轮胎行业，01dB-Metravib公司已经成为米其林、固特异、普里斯通等国际巨头的DMA唯一特许供应商。在轮胎品质保证方面发挥着重要作用。 如需要此产品的详细介绍，请电话咨询：010-84831960。

项目编号：SDDX-SDLC-CS-2022008项目名称：山东大学动态热机械分析仪项目采购方式：竞争性磋商预算金额：120.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：120.0000000 万元（人民币）采购需求：动态热机械分析仪DMA是材料测试分析应用中应用范围最广的一种设备，像弹性体、塑料、陶瓷、建材、金属、纸张、涂料油漆等膏状体、流体等等。该设备的投入使用可以长期连续的测量单纤维在高温下的力学性能，同时课题组还能开展不同形式的材料，纤维膜、纤维海绵、气凝胶等材料在高温力学性能研究。具体内容详见磋商文件。标段划分：划分为1包合同履行期限：质保期1年本项目( 不接受 )联合体投标。

新型测量模具和对话式软件提高仪器的操作性 　精工电子纳米科技有限公司(简称：SIINT，社长：川崎贤司，总公司：千叶县千叶市)是精工电子有限公司(简称：SII，社长：镰田国雄，总公司：千叶县千叶市)的全资子公司，其主要业务是测量分析仪器的生产与销售。本公司于8月27日发售操作性以及可靠性大幅提升的动态热机械分析仪 「DMS7100」。　　 　　动态粘弹性测量法*1，，是一种热分析的科学方法。它主要用来分析塑料，橡胶弹性体，复合材料以及各种高分子材料力学特性。动态粘弹性测量不仅测量 杨氏模量*2及玻璃化转变*3，还可以获得关于聚合物的分子运动及分子结构的信息，在开发新材料上是不可缺少的测量方法。另外，工业材料的力学特性对产品 从基础开发到批量生产的加工过程中，都起着极为重要作用。也利用在材料的品质管理中。 本次发售的动态热机械分析仪「DMS7100」，沿袭了过去机型DMS 6100的性能及功能，提高了操作性和信赖性。新机型为了固定样品，改良了各种测量模具的形状，使之更方便样品的装卸。另外，通过对话式软件的「简单测量 导航」，将样品的拆装以及条件的设定明确地表示出来，这样，即使是第一次操作仪器的人也可以简单地进行操作测量。再加上通过「Lissajous」监控功 能能够观察到每个测量点的Lissajous图形，从而能够进行更高效率的测量。并且测量中的试样状态变化可以在CCD摄像头里观察，也能够通过样品观察 选项「DMS实时视图」来进行对应。作为日本国内顶级制造商，SIINT从1974年发售热分析仪器以来取得很多成就。这次的动态热机械分析仪「DMS7100」的加入，也为用户中广 受好评的SII的热分析仪器系列「EXSTAR70000」阵容的完善画上了完美的句号。今后我们将以促进功能性高分子材料为中心的新型工业材料的研究开 发及品质管理为目的来进行积极销售。 　　【DMS7100的主要特征】 　　1. 简易装卸样品的测量模具和对话型软件的便捷操作 通过对操作人员动作的研究，我们制作出能够对应各种形变模式的多种测量模具，并且改进了结构，以实现样品的便捷装卸。另外，从测量条件的设定到测量的开始 这一系列的操作通过插图的形式表示出来，这样即使是初学者也能够简单，准确的操作。　　 　　2. 通过Lissajous监控提高测量的可靠性 仪器配有的Lissajous监控功能可以测量过程中表示样品的应力和形变关系。还可以确认测量过程中样品不同测量点的实时变形状态。另外，通过 Lissajous图形的保存，在后期的数据解析时，可确认每个测量点上的样品变形状态，从而取得更加准确的数据。　　 　　3. 削减液化氮消费量的冷却装置 可以连接使用EXSTAR70000系列采用的全自动气体冷却装置。液化氮的消耗量可以削减约30%(本公司其他仪器比)，是环保型的冷却装置。4. 试样观察系统「实时视图DMS」(选配) 实时视图DMS，能够将测量中的试样状态变化通过连续的图像显示并保存。测量结束后，可以通过分析软件调取保存的图像，与温度和各种信号相对应，数据平滑 表示后进行分析。对于松弛现象等的技术评判，取得更加准确的数据提供支持。　　 　　【DMS7100主要规格】形变模式： 拉伸，双悬臂梁弯曲，单悬臂梁弯曲，3点弯曲，剪切， 薄膜剪切，压缩 测量模式 ： 动态测量・ 静态测量频率数 ： 正弦波振动时0.01～200Hz 　　合成波振动时 同时5频率 测量范围(贮藏弹性模量)： 105～1012Pa(拉伸)、105～1012Pa(双悬臂梁弯曲)、 106.5～1013.5Pa(3点弯曲)、103～109Pa(剪切)、 104～1010Pa(薄膜剪切)、105～109Pa(压缩)温度范围 ： -150～600℃ 升温速度 ： 0.01～20℃/min*1　动态粘弹性测量：对与试样施加随时间变化(振动)的应变或应力，测量由此发生的应力或应变，试样的力学性能的测量方法。*2　杨氏模量：固定一定粗细的棒的一侧，拉伸另一侧，棒的断面应力：σ和单位长度增长：ε之间有如下比例关系：σ=Eε。比例系数E即是杨氏模量。*3　玻璃化转变：对固体非晶材料进行加热时，在低温呈现如结晶态的高刚性低粘度状态，在某一温度范围内，刚度和粘度发生急剧变化，流动性增加，这一变化即为玻璃化转变。 以上

拉胀超材料是20世纪90年代起迅速发展起来的一类功能和结构一体化的多孔材料。与常规材料不同，拉胀超材料承受单轴拉伸(压缩)载荷时，在与载荷垂直的方向发生膨胀(收缩)而表现出负泊松比效应。由于这种特殊的变形，拉胀超材料相较于传统多孔材料具有更优越的性能，如超常弹性常数、抗压痕性、抗冲击性、抗断裂韧性、渗透可变性以及能量吸收性能等。此外，拉胀超材料还表现出曲面同向性的独特物理性能。手性拉胀结构是一种典型的二维拉胀蜂窝结构，其元胞结构由中心圆环和与之相切的肋杆组成，根据切点数目的不同，手性拉胀材料可分为三节点、四节点和六节点结构。手性拉胀结构在变形时其形状可以平稳改变，且具有优异的面外力学性能，在制备柔性器件和吸能装置领域具有很大的潜力。但是在较大形变下，这些常规的手性结构极难实现其他泊松比值，通常其拉胀性能也会迅速衰减。有研究发现，将手性拉胀结构中心圆环替换成桁架(即missing rib type auxetics)结构可在大形变下保持更加稳定的负泊松比效应，且有望用于更多的工程应用中。但目前多数的研究都是聚焦在静态力学性能的变化及机理探索，而实际应用中，拉胀材料既要承受静态载荷也要承受动态载荷，在这些条件下，手性材料的断裂韧性、抗疲劳性、吸收能量等性能研究鲜有报道。图1.(a)标准型ATMr拉胀结构；(b)增强型ATMr拉胀结构近日西南石油大学朱一林和江松辉、广西大学卢福聪以及南京工业大学任鑫提出了一种新型的拉胀结构并对其在静态载荷以及动态载荷下可调节的负泊松比及刚度进行了研究并分析。这种增强型ATMr（anti-tera-missing rib）拉胀结构，由4个最小重复单元构成，重复单元则是由2个曲折纽带包围着作为加固元素的中心1个正方形组成，如图1（b）。为了确定可调的力学性能并为实际应用提供指导，研究团队基于卡氏定理建立了小变形机制下的力学模型。模拟结果表明，通过调整结构的几何形状，可以得到在−1到0范围内的泊松比值。通过分析泊松比和相对密度随几何参数的变化规律，发现这种增强型ATMr结构比非拉胀结构具有更高的刚度和更低的相对密度。有限元分析结果与理论推导结果吻合度很高。另外， 针对大应变范围下负泊松比的变化进行了研究并揭示了该结构的拉胀变形机制。结果发现，其拉胀性能主要来自于中心的旋转和外围纽带的弯曲，其可调的负泊松比可通过结构参数的调整获得，且不同的结构参数产生不同的旋转有效性。 图2 不同结构参数（q=1.5/2.5/3.5）下有效泊松比与应变的关系图3 数值计算分析和实验分析的等效泊松比范围. 左:标准型ATMr拉胀结构 右: 增强型ATMr拉胀结构此外，研究团队通过实验和数值模拟验证了所提出的结构应用于非线性基材实现可控拉胀的可行性：利用微尺度3D打印机(nanoArch® P150，摩方精密)制备了具有增强型ATMr结构单元的哑铃状样条，样条最薄处截面尺寸为0.15mm×1.0mm。经过实验分析，非线性弹性材料具有与线性弹性材料相近的拉胀性能，如图4所示。图4. 线性(实线)和非线性(虚线)弹性材料的有效泊松比值得注意的是，此研究工作中对新型结构进行了动态和静态负载实验分析，这些都将在实际工程应用中具有理论指导意义。研究成果以题为“A novel enhanced anti-tetra-missing rib auxetic structure with tailorable in-plane mechanical properties”发表在《Engineering Structures》期刊上。

p 　　动态热机械分析(或称动态力学分析)是在程序控温和交变应力作用下，测量试样的动态模量和力学损耗与温度或频率关系的技术，使用这种技术测量的仪器就是动态热机械分析仪(Dynamic mechanical analyzer-DMA)。 br/ /p p 　　DMA仪器的结构及重要部件如图所示： /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/26b5a0aa-c61a-4937-9512-91ce4103c5fd.jpg" title=" DMA结构.jpg" width=" 400" height=" 238" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 400px height: 238px " / /p p style=" text-align: center " strong DMA的结构示意图(左：一般DMA的结构 右：改进型DMA的结构) /strong /p p style=" text-align: center " 1.基座 2.高度调节装置 3.驱动马达 4驱动轴 5.(剪切)试样 6.(剪切)试样夹具 7.炉体 8.位移传感器(线性差动变压器LVDT) 9.力传感器 /p p 　　DMA核心的部件有驱动马达、试样夹具、炉体、位移传感器、力传感器。 /p p strong 驱动马达 /strong —以设定的频率、力或位移驱动驱动轴 /p p strong 试样夹具 /strong —DMA依据所选用夹具的不同，可采用如图所示的不同测量模式： /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/18bffd85-0be9-4361-927f-8be409b209c8.jpg" title=" DMA测量模式.jpg" width=" 400" height=" 152" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 400px height: 152px " / /p p style=" text-align: center " strong DMA测量模式 /strong /p p style=" text-align: center " 1.剪切 2.三点弯曲 3.双悬臂 4.单悬臂 5.拉伸或压缩 /p p strong 炉体 /strong —控制试样服从设定的温度程序 /p p strong 位移传感器 /strong —测量正弦变化的位移的振幅和相位 /p p strong 力传感器 /strong —测量正弦变化的力的振幅和相位。一般DMA没有力传感器，由传输至驱动马达的交流电来确定力和相位 /p p strong 刚度、应力、应变、模量、几何因子的概念： /strong /p p 　　力与位移之比称为刚度。刚度与试样的几何形状有关。 /p p 　　归一化到作用面面积A的力称为机械应力或应力σ(单位面积上的力)，归一化到原始长度L sub 0 /sub 的位移称为相对形变或应变ε。应力与应变之比称为模量，模量具有物理上的重要性，与试样的几何形状无关。 /p p 　　在拉伸、压缩和弯曲测试中测得的是杨氏模量或称弹性模量，在剪切测试中得到的是剪切模量。 /p p 　　在动态力学分析中，用力的振幅FA和位移的振幅LA来计算复合模量。出于实用的考虑，用所谓的几何因子g将刚度和模量两个量的计算标准化。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/feb82561-d2c4-43db-a8c4-44864e46f3b1.jpg" title=" DMA-1.jpg" / /p p 可得到 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/c69705fc-1d40-430b-ab24-80b16e80df41.jpg" title=" DMA-2.jpg" / /p p F sub A /sub /L sub A /sub 为刚度。所以测定弹性模量的最终方程为 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/08ff85ae-0c32-4333-a18d-1aef926a698d.jpg" title=" DMA-3.jpg" / /p p 模量由刚度乘以几何因子得到。 /p p 　　各种动态热机械测量模式及几何因子的计算公式见下表： /p p style=" text-align: center " 表1 DMA测量模式及其试样几何因子的计算公式 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/1a1ebfe9-d3d3-4205-b263-c6348668361f.jpg" title=" DMA测量模式及其试样几何因子的计算公式.jpg" width=" 400" height=" 276" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 400px height: 276px " / /p p 　　注：表中b为厚度，w为宽度，l为长度。 /p p strong DMA测试的基本原理： /strong /p p 　　试样受周期性(正弦)变化的机械振动应力的作用，发生相应的振动应变。测得的应变往往滞后于所施加的应力，除非试样是完全弹性的。这种滞后称为相位差即相角δ差。DMA仪器测量试样应力的振幅、应变的振幅和应力与应变间的相位差。 /p p 　　测试中施加在试样上的应力必须在胡克定律定义的线性范围内，即应力-应变曲线起始的线性范围。 /p p 　　DMA测试可在预先设定的力振幅下或可在预先设定的位移振幅下进行。前者称为力控制的实验，后者称为位移控制的实验。一般DMA只能进行一种控制方式的实验。改进型DMA能在实验过程中自动切换力控制和位移控制方式，保证试样的力和位移变化不超出程序设定的范围。 /p p strong 复合模量、储能模量、损耗模量和损耗角的关系： /strong /p p 　　DMA分析的结果为试样的复合模量M sup * /sup 。复合模量由同相分量M& #39 (或以G& #39 表示，称为储能模量)和异相(相位差π/2)分量M& #39 & #39 (或以G& #39 & #39 表示，称为损耗模量)组成。损耗模量与储能模量之比M& #39 & #39 /M& #39 =tanδ，称为损耗因子(或阻尼因子)。 /p p 　　高聚物受到交变力作用时会产生滞后现象，上一次受到外力后发生形变在外力去除后还来不及恢复，下一次应力又施加了，以致总有部分弹性储能没有释放出来。这样不断循环，那些未释放的弹性储能都被消耗在体系的自摩擦上，并转化成热量放出。 /p p 　　复合模量M sup * /sup 、储能模量M& #39 、损耗模量M& #39 & #39 和损耗角δ之间的关系可用下图三角形表示： /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/51080aa0-2961-4541-81f5-b04011690e46.jpg" title=" 复合模量三角形关系.jpg" width=" 400" height=" 191" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 400px height: 191px " / /p p 　　储能模量M& #39 与应力作用过程中储存于试样中的机械能量成正比。相反，损耗模量表示应力作用过程中试样所消散的能量(损耗为热)。损耗模量大表明粘性大，因而阻尼强。损耗因子tanδ等于黏性与弹性之比，所以值高表示能量消散程度高，黏性形变程度高。它是每个形变周期耗散为热的能量的量度。损耗因子与几何因子无关，因此即使试样几何状态不好也能精确测定。 /p p 　　模量的倒数成为柔量，与模量相对应，有复合柔量、储能柔量和损耗柔量。对于材料力学性能的描述，复合模量与复合柔量是等效的。 /p p & nbsp & nbsp 通常可区分3种不同类型的试样行为： /p p 纯弹性—应力与应变同相，即相角δ为0。纯弹性试样振动时没有能量损失。 /p p 纯粘性—应力与应变异相，即相角δ为π/2。纯粘性试样的形变能量完全转变成热。 /p p 粘弹性—形变对应力响应有一定的滞后，即相角δ在0至π/2之间。相角越大，则振动阻尼越强。 /p p & nbsp & nbsp DMA分析的各个物理量列于下表： /p p style=" text-align: center " 表2 DMA物理量汇总 /p table border=" 1" cellspacing=" 0" cellpadding=" 0" align=" center" tbody tr class=" firstRow" td width=" 284" style=" border-right: none border-bottom: none border-left: none border-top: 1px solid windowtext padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:宋体" 应力 /span /p /td td width=" 284" style=" border-right: none border-bottom: none border-left: none border-top: 1px solid windowtext padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:& #39 Times New Roman& #39 ,& #39 serif& #39 " σ(t)=σ sub A /sub sinωt=F sub A /sub /Asinωt /span /p /td /tr tr td width=" 284" style=" border-width: initial border-style: none border-color: initial padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:宋体" 应变 /span /p /td td width=" 284" style=" border-width: initial border-style: none border-color: initial padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:& #39 Times New Roman& #39 ,& #39 serif& #39 " ε(t)=ε sub A /sub sin(ωt+δ)=L sub A /sub /L sub 0 /sub sin(ωt+δ) /span /p /td /tr tr td width=" 284" style=" border-width: initial border-style: none border-color: initial padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:宋体" 模量 /span /p /td td width=" 284" style=" border-width: initial border-style: none border-color: initial padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:& #39 Times New Roman& #39 ,& #39 serif& #39 " M*(ω)=σ(t)/ε(t)=M’sinωt+M’’cosωt /span /p /td /tr tr td width=" 284" style=" border-width: initial border-style: none border-color: initial padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:宋体" 模量值 /span /p /td td width=" 284" style=" border-width: initial border-style: none border-color: initial padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:& #39 Times New Roman& #39 ,& #39 serif& #39 " |M*|=σ sub A /sub /ε sub A /sub /span /p /td /tr tr td width=" 284" style=" border-width: initial border-style: none border-color: initial padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:宋体" 储能模量 /span /p /td td width=" 284" style=" border-width: initial border-style: none border-color: initial padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:& #39 Times New Roman& #39 ,& #39 serif& #39 " M’(ω)=σ sub A /sub /ε sub A /sub cosδ /span /p /td /tr tr td width=" 284" style=" border-width: initial border-style: none border-color: initial padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:宋体" 损耗模量 /span /p /td td width=" 284" style=" border-width: initial border-style: none border-color: initial padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:& #39 Times New Roman& #39 ,& #39 serif& #39 " M’’(ω)=σ sub A /sub /ε sub A /sub sinδ /span /p /td /tr tr td width=" 284" style=" border-top: none border-right: none border-left: none border-bottom: 1px solid windowtext padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:宋体" 损耗因子 /span /p /td td width=" 284" style=" border-top: none border-right: none border-left: none border-bottom: 1px solid windowtext padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:& #39 Times New Roman& #39 ,& #39 serif& #39 " tanδ=M’’(ω)/M’(ω) /span /p /td /tr /tbody /table p strong 温度-频率等效原理 /strong /p p 　　如果在恒定负载下，分子发生缓慢重排使应力降至最低，材料因此而随时间进程发生形变 如果施加振动应力，因为可用于重排的时间减少，所以应变随频率增大而下降。因此，材料在高频下比在低频下更坚硬，即模量随频率增大而增大 随着温度升高，分子能够更快重排，因此位移振幅增大，等同于模量下降 在一定频率下在室温测得的模量与在较高温度、较高频率下测得的模量相等。这就是说，频率和温度以互补的方式影响材料的性能，这就是温度-频率等效原理。因为频率低就是时间长(反之亦然)，所以温度-频率等效又称为时间-温度叠加(time-temperature superposition-TTS)。 /p p 　　运用温度-频率等效原理，可获得实验无法直接达到的频率的模量信息。例如，在室温，几千赫兹下橡胶共混物的阻尼行为是无法由实验直接测试得到的，因为DMA的最高频率不够。这时，就可借助温度-频率等效原理，用低温和可测频率范围进行的测试，可将室温下的损耗因子外推至几千赫兹。 /p p strong 典型的DMA测量曲线： /strong /p p 　　DMA测量曲线主要有两大类，动态温度程序测量曲线和等温频率扫描测量曲线。 /p p 　　动态温度程序测量曲线，是在固定频率的交变应力条件下，以一定的升温速率(由于试样较大，通常速率较低，以1~3K/min为佳)，进行测试。得到的是以温度为横坐标、模量为纵坐标的图线，图中可观察储能模量G& #39 ，损耗模量G& #39 & #39 ，和损耗因子tanδ随温度的变化曲线，反应了试样的次级松弛、玻璃化转变、冷结晶、熔融等过程。 /p p 　　等温频率扫描测量曲线，是在等温条件下，进行不同振动频率应力作用时的扫描测试。得到的是以频率为横坐标、模量为纵坐标的图线，图中可观察储能模量G& #39 ，损耗模量G& #39 & #39 ，和损耗因子tanδ随频率的变化曲线。等温测试的力学松弛行为与频率的关系又称为力学松弛谱，依据温度-频率等效原理，可将不同温度条件下的力学松弛谱沿频率窗横向移动，来得到对应于不同温度时的模量值。 /p

众所周知，法国01dB-Metravib公司生产的动态热机械分析仪(DMA)是全球塑料橡胶领域所青睐的首选品牌。在中国也拥有众多高端客户。 继中国科学院声学研究所采购两台动态热机械分析仪后，中国科学院长春应用化学研究所又引进一台DMA+450型动态热机械分析仪。 这也是一年多来中科院系统引进的第三台DMA+450型动态热机械分析仪。 　　DMA+450 是目前市场上测试范围最宽、功能最强大的动态热机械分析仪(DMA)。其力值范围可达五个数量级，其频率范围高达八个数量级。 尤其结构和机架设计更是超群，机架刚度高达5X107N/m， 达到目前DMA机架刚度的极点。 从而摆脱了传统DMA随着测试温度降低， 测试结果偏差逐步增大的弊端。为客户提供了超强的材料测试手段。 　　另外，DMA+450型动态热机械分析仪是集材料粘弹性测试、蠕变测试、松弛测试及动态疲劳测试为一体的材料综合力学测试平台。 　　仪尊科技有限公司 　　Esum Technology Limited

近两年贸易摩擦日益加重，由此引发的中美科技之争给世界分工带来了巨大冲击。宏观来看，“十四五”规划文件牵引、地方政策支持、国产采购倾斜，支持国产仪器发展似乎已经成为政府、市场以及公众的共识。巨浪之下，国产仪器企业的春天是否已经到来，进口品牌将如何更好地制定本地化策略？基于此，仪器信息网特别邀请到力试（上海）科学仪器有限公司总经理王斌，谈一谈国产力学性能试验设备的挑战与机遇。力试（上海）科学仪器有限公司总经理 王斌一、行业背景试验机行业是一个传统而又新型的行业。传统是因为试验机是最基础也最古老的机械设备之一，早在17世纪，伽利略、达芬奇就利用原始的方法，来进行建筑材料的力学性能试验；中国的试验机行业起步于解放初期。说这是一个新型产业，是因为随着新材料的应用和新技术的发展，更高的质量要求不断地对试验机提出更精确和更高性能的要求，以获得更加真实和科学的试验数据，所以先进的高端试验机必须应用最新的综合技术不断提高创新。目前我国高端的力学测试仪器主要依靠进口，而国外的的生产厂家对很多我国科研和新产品开发必需的试验机设备是禁售的，严重制约了我国工业和科技的发展。二、产品需求分析试验机系统本质上是机械仿真系统，是模仿试验样件在实际应用中的工况进行强度或性能试验。按试验对象可分为材料试验机和结构试验机两个大类。材料试验机主要适用于金属、非金属、复合材料及制品的拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离、撕裂等各种现实中的载荷用试验标准规定的试样进行规范的物理性能试验，试验标准有GB、ISO、JIS、ASTM和DIN等。该产品广泛应用于航空航天、石油化工、车辆制造、机械制造、电线电缆、塑料橡胶、纺织、陶瓷、建材、家电、医疗、大专院校、商检仲裁、技术监督和科研院所等单位。结构试验机一般用于从飞机、车辆，到鞋子及建筑的结构件，如零部件、组件以及整机的性能。结构试验可以根据行业标准，但更多的是通过模拟结构件的实际受载工况进行强度、耐久性或其它性能试验。试验机的类型按试验物理性能要求和方法又可分为静态强度试验机和动态疲劳试验系统。静态试验机主要用于获取或确认材料或结构的弹塑性强度。而动态疲劳试验系统是机械力学模拟系统用于模拟从材料、零部件、结构件，到整机如飞机、车辆、舰船，到人工心脏瓣膜，人工关节在实际应用中受载和环境（如高低温， 盐雾，紫外线）下进行试验来获取或确认材料、结构件或整机的耐久性疲劳强度或性能来验证是否达到设计要求。高端试验机特别是动态疲劳试验系统是航空航天、军工等领域的研发与质量控制不可或缺的设备。这类高端试验机的主要生产厂家几乎都是欧美的厂家并且是对我国禁售的主要产品。三、目前国内市场需开发的产品（卡脖子的产品与技术）目前国产力学仪器急需开发的产品包括两大类别，是个系列的产品，包括：第一类：新材料测试需要的设备：1、复合材料力学性能表征测试系统。这类测试设备虽然表面看起来和传统的电子万能试验机差不多，但是很多细节远远高于普通电子万能试验机的要求。在硬件上，必须具备很高的同轴度，才能保证按照试验方法规定的方向加载。工装夹具要求非常高的精度与硬度。软件需要根据试验标准进行特殊的设计。目前该设备主要由美国Instron和德国Zwick公司主导。2、在生物医药领域，也是进口高端设备的天下。从骨科、齿科到心脏支架、瓣膜，国产设备都很难满足相关试验标准的要求。3、另外有些特殊的新材料，需要在高温、高压、真空或者腐蚀环境里面测试材料的力学性能，这类专业设备也是进口设备为主。第二类：动态试验机：1、应变疲劳系统。应变疲劳应用领域广泛，包括航空发动机、核电、地面车辆、武器装备和舰船等领域，是最重要的力学性能指标之一。应变疲劳作为主要的疲劳失效模式之一，受限于技术瓶颈，之前只能采用昂贵的进口设备。目前市场上以MTS的设备为主，MTS受美国政府出口管制的限制，已经不能为我国航空航天、武器装备等行业提供任何设备。国内大部分的疲劳试验设备目前只能做普通的应力疲劳试验。2、多轴疲劳系统。包括轴向-扭转动态双轴疲劳系统、双轴双向、三轴六向疲劳系统、多轴协调加载系统等，这类高端试验机的主要生产厂家几乎都是欧美的厂家并且是对我国禁售的主要产品。四、 国产设备厂家分析由于以前高端试验机市场长期被进口设备垄断，国内高端用户不缺钱，也不考虑购买国产设备。所以国内试验机企业长期处于中低端市场打价格战，既没有能力、也没有动力去研发高端的试验设备。中低端市场规模大、风险低，而且随着工业化4.0的风潮兴起，由试验机和机器人组合的全自动试验系统需求大增，这个技术风险低（普遍采用德国ABB的机器人）、见效快，所以大家都一窝蜂的去做全自动试验机，而对高端试验机的研发根本没有人沉下心来去踏踏实实的投入。造成的后果就是在高端试验机领域和国外的差距越来越大。这几年国外高端设备陆续对国内禁售以后，很多客户改变了观念，不再一味追求进口高端设备，也给了国内试验机厂家一些机会。以力试为代表的国内试验机企业也慢慢聚焦到高端的试验机的研制开发，并取得了一定的进展。五、力试公司做的工作与取得的成果经过多年的技术积累，力试科仪的团队已经掌握了高端试验机生产的关键核心技术！力试的核心技术：1、先进的控制技术，可以进行应变控制的静态和动态试验；2、领先的测量技术，特别是高温应变测量、非接触应变测量技术，填补了国内空白；3、领先的软件技术，各种专业的先进复合材料试验软件包，疲劳和断裂力学软件包，弹性体试验软件等等；4、超高温、超低温的环境模拟能力，完全替代国外禁售的测试方案，为民族工业和国防科研助力！5、具有多轴协调加载的解决方案能力，目前是国内唯一一家具备多轴协调加载辅助系统解决方案的公司！6、针对不同行业市场设计的专业的检测设备，集成度高的工业化产品，交钥匙工程的解决方案！近几年随着中美贸易战，大量的客户无法购买到满足他们试验需求的进口设备。力试迎难而上，为中国航空材料研究院、中国航空制造研究院、中国飞机强度研究所以及西北工业大学、南京航空航天大学等大量的客户研发了大量他们急需的高端测试设备，解决了被进口设备卡脖子的问题！仪器信息网正面向广大仪器企业征稿，详情请点击：仪器信息网“国产仪器发展正当时”活动——主题约稿函

三十四年，对于一个行业而言可能意味着时代的更迭，然而对于连续举办了十七届的全国疲劳与断裂学术会议而言，则代表着它在学术会议上已攀上了新的巅峰。 2014年8月22-24日，在“山水甲天下”的中国桂林，由中国腐蚀与防护学会、中国机械工程学会、中国材料研究学会、中国航空学会、中国金属学会、中国力学学会联合主办的“第十七届全国疲劳与断裂学术会议 ”隆重举行 ，六百余人如数参加会议，其影响力早已声名远播，成为屹立业界之巅、众人瞩目的一场盛会。三思纵横展会情况（1）三思纵横展会情况（2） 深圳三思纵横科技股份有限公司无可争辩地成为此次会议的最佳赞助商，在主会厅背景板、报到处背景板、论文光盘封面、论文集内页、《腐蚀防护之友》专刊等均能看到三思纵横LOGO展示和广告宣传。不仅如此，三思纵横还在会议前厅处设立了客户洽谈区和设备展示区两个展台，携国家科技部重大科仪专项电液伺服动态疲劳试验机成功助力此次会议，成为动态疲劳行业领域的唯一展出商，其企业发展态势和动态产品的推陈出新获得与会嘉宾们的广泛关注！客户参观电液伺服动态疲劳试验机 三思纵横的动态疲劳试验机的现场展出获得了大量专家学者的关注。来自全国各地一线院校力学专业和质检机构的参会代表们就设备的稳定性和可靠性与技术研发人员进行了充分的交流。他们看到，三思纵横电液伺服动态疲劳系统的关键单元和元件均采用当今国际领先技术制造，整个试验系统的整体性能与国际水平相当，可广泛应用于各类材料、结构件和部件的动态性能、疲劳以及静态力学性能试验。 部分专家表示，疲劳领域依然具有国内很多试验机企业难以攻克的技术难关，三思纵横能大力亮相此次会议，充分说明了对设备的专业水平具备十足的信心，希望三思纵横以技术实力填补动态疲劳产品的产品供应空缺，真正给广大试验机用户带去福音！ 总工程师钱正国和621所副总工程师陶春虎留影 董事长黄志方和中航工业主任何玉怀留影 在董事长黄志方和总工程师钱正国的陪同下，中航工业首席专家、北京621所副总工程师陶春虎和中国航空工业集团北京航空材料研究院的著名教授何玉怀亲临动态疲劳试验机展台现场，亲临动态疲劳试验机展台现场，两位专家通过对金属疲劳试验数据展示的简单分析，对设备性能给予了高度评价。作为此次会议的分会场报告主席，两位专家表示：三思纵横通过此次会议的设备展示，让全国的疲劳学者专家们都了解了国家科技部重大科仪专项动态疲劳试验机的整体情况，并相信在三思纵横的努力研发下定能获得成功。此外，北京航空材料研究院也表示大力支持三思纵横的技术研究和产品推广，希望能够携手共谋未来发展！董事长黄志方作晚宴致辞 黄志方董事长在23号的主宴会厅作了简短扼要的晚宴致辞。他并没有在5分钟的讲话时间里高谈阔论，仅以简短的1分钟讲话，获得了全场人的掌声和认同。他说：三思纵横此次携电液伺服动态疲劳试验机亮相此次会议，承担着国家科技部重大专项的荣耀，也肩负着科技部部长万钢的殷切期待，更有着北京航空材料研究院的全力支持。在今后，我们将一如既往地为中国试验机用户提供更为优质的产品和服务！ 简短的几句话，透露着一个企业家的信心和实力。优秀的产品和企业不仅需要市场的推广和带动，更需要市场的检阅和用户的口碑。在此次会议上，我们相信，电液伺服动态疲劳试验机的亮相足以证明一切，这是三思人不懈前行的信心，更是我们坚定“以质取胜”的信念！大会留影 两天的会议获得圆满成功，三思纵横也在此次会议中对品牌和产品作了一次完美的展现。作为中国领先的材料试验设备和材料试验解决方案的服务商，每一次技术革新都代表着三思纵横在试验机领域的进步和发展，每一次客户的认可和信任都带给三思纵横不断前进和追逐的动力。三思纵横也将不断努力，为用户提供更稳定、更精准、更可靠的试验机产品和服务，打造世界级材料力学性能测试领域的领导品牌！ 三思纵横，从未止步！

开放日活动周2022年，正值安东帕100周年，已推出一系列【百年传承】活动，今天，给大家推荐的是：表面力学测试仪器开放日活动周~免费测试样品安东帕压痕、划痕、摩擦磨损、涂层厚度测试免费开放一星期！（9月5-9日）。安东帕表面力学测试仪可测量各种材料的表面力学性质，从最硬的类金刚石 (DLC) 膜到最软的水凝胶。应用领域覆盖工业和科研：切削工具、汽车、航天、电子器件、生物医学、半导体、聚合物、光学部件、玻璃、装饰物等。压痕仪：硬度、弹性模量、粘弹性、蠕变、断裂韧性等符合工业标准：ISO 14577、ASTM E2546等仪器化压痕技术 (IIT) 是将已知几何形状的压头压入样品表面，同时监测压入深度和法向载荷。可以从载荷-位移曲线中获得压痕硬度（HIT）、弹性模量（EIT）以及其他力学特性。安东帕的压痕仪采用独特的表面参比技术（欧洲专利 1828744，美国专利 7685868），实现低热漂移，具有极高的稳定性。“快速点阵”压痕模式可实现最高每小时600 次的测量速度，并获得完整的压痕曲线。动态力学分析 (DMA)可测量力学性质随深度变化曲线(硬度/模量vs.深度)，表征材料粘弹性 (存储及损耗模量、tan δ)。多物镜视频显微镜可以清晰显示样品，并且利用电动工作台精确定位。划痕仪：涂层附着力、摩擦力、耐划伤性等符合工业标准：ISO 20502、ASTM C1624等划痕测试仪技术可以在待测样品上用金刚石划针形成可控的划痕。达到一定的载荷时，涂层会开始脱落。通过集成的光学显微镜观察，结合摩擦力、划痕深度、声发射传感器等多种信号，可以精确地检测临界载荷，量化不同的膜-基材组合的结合性能。安东帕的划痕仪拥有独一无二的全景成像模式（美国专利 8261600，欧洲专利2065695），可直接观测整条划痕。获专利的深度前扫描和后扫描（美国专利6520004，欧洲专利1092142），可得到真实的划痕深度和残留深度，还可研究样品的弹性恢复。主动力反馈系统使得仪器可测量曲面及不平整样品。摩擦学测量：摩擦系数、磨损率、润滑符合工业标准：ASTM G99、G133、DIN 50324等安东帕的销盘式摩擦磨损试验机（TRB3）采用可靠的静加载，包括旋转、旋转往复和线性往复三种运动模式。通过两个LVDT摩擦力传感器和对称弹性臂最大限度地减少热漂移。使用集成的温度和湿度传感器实时监测环境状况。可配置加热、液体测试等多种选件。涂层厚度符合工业标准：ISO 26423:2009、ISO 1071-2、VDI 3198等球坑磨损测试法：使用已知尺寸的球在涂层上磨出一定尺寸的冠状球坑，利用光学显微镜观察并测量球坑尺寸，通过几何模型推导计算涂层厚度。适用于单层或多层涂层，可以测量平面、圆柱面或球面。测量方法简单快速，只需1到2分钟即可测量出涂层厚度。参与方式识别下方二维码，参与活动预约预约时间：即日起至9月2日免费测试周：9月5-9日请尽量详细填写样品信息及测试需求，方便我们判断安东帕上海实验室的仪器配置是否满足您的测试需求最终解释权归安东帕测试预约测样地点测试地址：安东帕（中国）有限公司上海市闵行区合川路2570号 科技绿洲三期2号楼11层

2021年第三周，本周科学仪器行业又有哪些大事件？让我们一起跟随仪器信息网的视频来回顾一下。一周仪器圈资本动态近日，伊利诺斯工具公司宣布从Amphenol公司手中收购MTS Systems公司的测试与模拟业务，交易的细节条款并未披露。MTS系统公司成立于1966年，是全球著名力学测试系统和传感器供应商，其业务主要分为传感器以及测试与模拟两个部门。去年12月， Amphenol公司宣布以每股58.50美元的现金价格收购了MTS(约合17亿美元)。此次伊利诺斯工具公司从Amphenol手中接过MTS测试与模拟业务。　在同意收购MTS Systems公司的产品后，ITW的股价上涨了2.8%。https://www.instrument.com.cn/news/20210119/570927.shtml 赛默飞日前宣布已经达成了一项最终协议，以约4.5亿美元的现金收购一家私人持有的分子诊断公司Mesa Biotech。根据协议条款，赛默飞将在完成某些里程碑后再支付至多1亿美元现金。Mesa Biotech开发并商业化了一种分子测试平台，旨在用于即时医疗(POC)传染病诊断，可用于包括SARS-CoV-2、甲型和乙型流感，呼吸道合胞病毒(RSV)和链球菌A等在内的传染性疾病检测。据悉，知名国产仪器厂商海尔生物此前一直对Mesa Biotech有所投资，有消息显示，Mesa Biotech或为海尔生物的美国子公司。https://www.instrument.com.cn/news/20210119/570931.shtml迪安诊断集团旗下子公司杭州凯莱谱精准医疗检测技术有限公司拟增资1.5亿元人民币引进3个财务投资人，其他股东放弃优先认购权。其中，珠海高瓴悠恒股权投资合伙企业、厦门德福悦安投资合伙企业、深圳市松禾成长四号股权投资合伙企业分别拟以现金形式向凯莱谱增资8000万元人民币、5000万元人民币、2000万元人民币。https://www.instrument.com.cn/news/20210118/570687.shtml近日，国仪量子（合肥）技术有限公司宣布完成数亿元B轮融资，由高瓴创投领投，同创伟业、基石资本、招商证券跟投。据了解，本轮融资将用于量子计算和量子精密测量技术的研发和自主高端科学仪器的行业应用。https://www.instrument.com.cn/news/20210115/570509.shtml标准动态2020年7月，中仪协发布了“关于《总磷快速测定仪》等九项团体标准立项的公告”，将九项水质监测标准项目列为2020年团体标准制定计划。近日，其中的七项标准已完成征求意见稿，现向社会公开征求意见。本次征询意见的标准包括：《叶绿素a在线监测仪》《蓝藻密度在线监测仪》《水体浮游动物在线监测仪》《水质生物毒性在线监测仪》《水质自动监测平台技术要求》《总磷快速测定仪》和《氨氮快速测定仪》。https://www.instrument.com.cn/news/20210118/570684.shtml近日，国家标准委对《淀粉术语》等517项拟立项推荐性国家标准项目开始公开征求意见，其中包括《合格评定 过程认证方案指南与示例》。征求意见截止时间为2021年1月29日。其中涉及仪器类的标准有34项，涉及到的仪器品类包括气相色谱仪、电感耦合等离子体发射光谱法、分光光度计、液相色谱-质谱仪、离子色谱仪等多个品类。https://www.instrument.com.cn/news/20210118/570815.shtml2019年12月，国家标准委下达2019年第四批国家标准制修订项目计划的通知，将《实时荧光定量PCR仪性能评价通则》列为国家标准制定项目。近日，全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会和分析仪器分技术委员会发布关于成立“实时荧光定量PCR仪性能评价通则”国家标准起草工作组的通知，组织成立项目标准起草工作组开展标准起草工作。https://www.instrument.com.cn/news/20210118/570739.shtml25所高校2021年2月仪器采购意向盘点：共70项，总预算7.5亿近期，仪器信息网对中国政府采购网公开的全国各大高校2021年2月仪器类采购意向进行了汇总。共收集到25所高校总计70项仪器类采购意向，总预算金高达7.5亿元。采购品目包含波谱仪、试验机、色谱仪、质谱仪、射线式分析仪、显微镜、离心机、流式细胞仪、数字PCR等诸多仪器。其中，中南大学湘雅二医院单家超过四千万居预算金额首位。https://www.instrument.com.cn/news/20210117/570643.shtml

中国-日立分析仪器公司是日立高新技术集团旗下的一家全资子公司，从事分析和测量仪器的制造与销售。2023年11月15日，公司现已推出NEXTA系列的新产品NEXTA DMA200-一款用于先进材料开发和产品质量控制的动态热机械分析仪（DMA）。业界不断追求具有新功能的高性能复合材料，使用热分析进行深入评估的需求也在相应增长。例如，汽车、飞机和电子等行业越来越需要DMA分析来了解碳纤维增强塑料及粘合性能和其他性能。DMA技术用于测量材料的粘弹性能，主要关注玻璃化转变检测。此外，这种技术可以评估次级转变、材料刚度、固化水平和阻尼特性。这款多功能工具广泛应用于应用研究和研发的机械表征，包括复合材料、塑料、橡胶和薄膜材料。作为日立分析仪器热分析系列的新成员，高规格的NEXTA DMA通过简单的故障排除、无缝数据交换和夹具轻松更换，提供更高的力学性能上限和内置效率。日立的Real View ® 实时试样观察系统和软件的“指导模式” 有助于DMA新手操作，而电子冷却系统则消除了对液氮的需求。为先进材料分析提供优秀的力学性能与日立先前推出的同类分析仪型号相比，DMA200的加载力上限升级到20N，使其力学性能增加了两倍。这让客户可以在其试样上施加更高的应力水平，从而让其成为表征需要巨大形变力的材料的理想选择。这项提升对于处理刚硬样品（例如碳纤维复合材料）的客户尤其有益，这会让他们能够获得精确可靠的材料表征。从航空航天应用到尖端汽车技术，DMA200的强化力学性能有助于更深入地探索各种材料的机械性能。“凭借NEXTA DMA200的高力学性能，我们为研究人员探索先进材料分析方面提供新的可能性，从而实现刚性材料的精确表征，并推动各行各业的创新。”日立分析仪器董事总经理Dawn Brooks。前沿Real View ®技术实现可视化分析DMA200在系统的核心部分配备经过升级的Real View ® 高分辨率相机。这有助于在广泛温度范围内测量时更好地观察试样，实时捕捉与DMA信号直接相关的图像。经证明，这种技术在使用DMA200进行研究、教学、故障排除和测量试样局部尺寸变化时十分合适。Real View ®系统集成了色彩分析（RGB、CMYK和L*a*b*）并且能够创建结果视频。尤其是在进行故障分析、颗粒异物分析和调查异常结果时，这有助于识别物理性能变化，同时DMA输出中增加的视觉信息简化了相关解读过程。高效电子冷却系统DMA200提供三种冷却系统选项：空气冷却系统、液氮冷却系统和电子冷却系统。因为电子冷却系统只需电源即可运行，无需液氮等外部资源，所以其独特优势在于简单性和简易性。这种简化的冷却过程使DMA200更易于使用，从而确保材料分析的轻松高效运行。软件更新和新照明系统使用方便“指导模式”是一种直观的软件功能，旨在通过提供系统、逐步测量和分析说明来协助缺乏既往DMA经验的客户。从方法概述到公布的结果，该模式都支持国际标准方法，并且能够根据个人需求进行定制。该模式简单易学，方便教学，并且可适应多任务的工作人员，是繁忙实验室的理想选择。此外，新集成的照明系统增强了测量夹具和试样可互换性，从而在分析过程中提供效率和便利。日立分析仪器热分析仪产品经理Olivier Savard表示：“DMA200是为应对我们客户所处苛刻环境而设计的产品，具有注重效率的先进功能和性能，必定会对各行各业产生重大影响。我们确信，这款动态热机械分析仪将赋予研究人员和专业人士推动创新并发现宝贵见解的能力。”

【导读】增材制造（AM）在过去十年中的发展为整个制造领域创造了颠覆性的技术革命。然而，在最后的质量检测方面，如何创建完整样品的高度详细的检测，并做好增材制造部件的整个生命周期内质量监控，包括：工艺开发，工艺监控和最终零件质量，这些仍具有挑战。目前，一般使用延时成像的显微CT研究点阵金属，泡沫金属，等结构材料，做原位力学分析。由于整个原位过程不连续，时间轴就不对，力学曲线也会不精确。为了更好地了解：增材制造部件的性能与变化特别是当工件受到特定的外部条件如加热或负载时，如何突破常规手段，对整体力学性能进行实时观测，而不是从初始和最终状态来推断测试期间发生了什么。此时，动态显微CT与时间分辨率显得尤为重要。动态CT，是一种利用X射线收集3D数据的技术，在无损检测方面非常实用。现在可被用于力学测试过程中三维结构变化的监测。目前有一款实时动态micro-CT，能够在原位实验过程中收集具有高时间分辨率，且不间断的3D数据，可以看清增材制造零件中常见的复杂和错综复杂的几何形状，观察在力学加载、高温以及气氛等条件下材料内部结构的变化，这将使研究人员更完整并更准确地理解材料在真实环境下的内部行为表现，有助于更多具有优异性能的新材料开发研究。△3D打印塑料样品压缩的动态成像。每次扫描 6 秒即可采集超过 200 张 3D 图像【实验视频】【实验背景】对于复杂和/或隐藏结构，传统的力学测试方法只能提供整体力学性能的常规结果，每个特征变化只能在测试结束后进行破坏性评估。传统显微CT虽然能够在变化的外部条件(如负载或温度)下对样品内部的变化过程进行三维检测，但常规做法是对中断的多个非连续过程进行成像，也称为延时成像。为了获得更清晰的图像，TESCAN采用了动态CT方法。这是最先进的时间分辨率3D X射线成像系统，利用高时间分辨率，样品在不断变化的过程中连续成像，而这个过程是真实连续的。【实验设计】图1:（上）安装在 UniTOM XL 中的 Deben 原位台；（左下）未压缩的3D打印零件样品；（右下）压缩后的3D打印零件样本对不同填充结构下打印出来的三个塑料件进行了原位三维变形研究。为了使这些塑料件内部支撑结构能肉眼可见。本研究使用的是TESCAN UniTOM XL micro-CT系统。在22分钟内收集了220张断层图，样品旋转的时间分辨率为5.8秒，体素大小为59μm，保持持续压缩每个样品，载荷传感器使用的是Deben CT5000RT。同时为了保证在连续旋转和数据采集期间进行“无电缆缠绕”操作，本研究使用了TESCAN原位接口套件。上图图1显示了原位装置、样品初始和最终状态的图像。填充图案式样需要考虑对后续层和零件完整性的影响，而且填充图案式样的选择也对3D打印零件的性能有很大影响。没有任何一种填充图案模式适用于所有应用环境。使用什么图案以及使用多少图案，很大程度上取决于最终的形状和零件的应用需求，以及打印技术、时间和成本。对于本研究，我们选择了三种不同的常见填充式样: Cross 3D、Cube 和 Triangle。【实验结果】图2:(上)负载曲线显示了测得的力随时间的变化 (下)测试过程中每个样品在不同时间的示例图像图2显示了三种不同填充模式(Cross 3D, Cube和Triangle)的负载曲线与时间的关系，以及每个样品在不同时间点的代表性3D渲染和2D切片成像。从负载曲线和图像中都可以得到一些有效信息：在负载曲线中我们可以发现三者总体上变化相似，但Cross 3D模型能够在最初承受更大的载荷，然后迅速下降到其他两个样品以下，随后再次恢复到平均水平。如果观察3D成像，会看到在单层发生初始坍塌，接着被持续压缩，直到它坍缩到下一层。通过观察样品的最终状态，我们可以看到大部分的变形发生在一个小区域内并且外层有大量的形变。相比之下，立方试样几乎保持整体几何完整性，始终只有局部发生屈曲变形。最初，在样品底部发现了一个单层失效缺陷，但当我们对整个过程进行检查时，在样品高度方向发现了几层贯穿的断裂。相比其他模式，三角形填充模式具有明显不同的载荷曲线变化，可发现样品沿初始“滑动”的地方发生了明显的剪切变形。图3:压缩过程中Cross 3D样品在不同时间点的层分离细节:a)3.5分钟b) 5.8分钟c) 6.5分钟d) 8.3分钟除了提供对整个样品的三维观察外，它还可以聚焦于样品的特定点，并在固定的时间框架内观察局部变化：例如，如果我们仔细观察Cross 3D样本中的一些变化，如图3所示，随着负载的增加，可以清晰的看到各个层之间的分离。在这里，我们可以清楚地看到缺陷在5分钟内的失效过程。这些特殊的失效过程可能表明某些层之间缺乏融合，需要对初始构建参数进行更改。最后，可以对这类样品采取多尺度扫描，在力学测试之前和/或之后进行更高空间分辨率的扫描，以更好地了解特定位置的微观结构：例如，三角形填充样品，在压缩前，我们通过相对低分辨率的整体扫描获得样品信息，然后对感兴趣部位进行更高空间分辨率（8.5μm体素）的感兴趣区域扫描(VOIS)。通过可视化软件Panthera™ ，低分辨率扫描发现了其中一个结构表面有异常。通过一个简单的操作，我们再选择这个异常区域进行半自动高分辨率扫描。多尺度扫描成像如下图4所示。在更高分辨率的成像中，我们可以看到单个构建层，并可清楚地发现由于不规则的构建模板导致了孔洞。这些孔洞可能是初始失效点，可能导致动态CT结果中看到的剪切变形现象。图4:(左)全样品预览扫描成像 (中间)VOIS感兴趣区域扫描成像(红色)，显示位于整个样品内的位置 (右)打印缺陷的细节(体素大小为8.5μm)。【总结】随着增材制造技术的成熟，可以实现的几何形状变得越来越复杂。为了进一步了解这些独特的部件在各种条件下的性能，必须要使用适合的检测手段和设备。在整个TESCAN显微CT解决方案产品线中，动态CT可以在这些过程中收集连续、不间断的3D数据。在本研究中，使用TESCAN UniTOM XL设备以及动态CT技术，观察3D打印零件在承受压缩载荷时内部和隐藏结构的变化。这个例子说明了动态CT可作为一种有价值和潜力的手段，来更好地了解在机械负载过程中，3D打印部件的整体性能发生了哪些内部(隐藏)变化。

单分子荧光成像：外泌体分泌动力学受温度控制荧光显微镜的出现，让细胞器的观察成为可能，而如果要观察到更细致的目标，则需要做单分子荧光成像，今天我们就来分享一个今年用TIRF全内反射荧光显微镜做的单分子荧光成像研究：外泌体分泌动力学受温度控制。 为什么使用TIRF全内反射荧光显微镜全内反射荧光显微镜MF53-TIRFTIRF全内反射荧光显微镜是利用光线全反射后形成衰逝波特性，来实现薄区域荧光观察的光学仪器，这种显微镜相比常规荧光显微镜（宽场荧光），背景荧光显著更低，可以实现信噪比更高、细节更丰富的荧光成像，尤其适合应用于细胞膜物质的动态观察。衰逝波①衰逝波是一种光学现象，当激发光以特定角度入射时，会发生全反射现象，所有激发光会被反射，靠近反射面的样品面则会形成一个深度仅几百纳米，光强呈指数衰减的激发光，称为衰逝波。普通荧光成像与TIRF成像对比① 利用衰逝波，TIRF全内反射荧光显微镜可以将激发范围控制在样品面极薄的区域，从而避免了传统荧光显微镜焦面以外的荧光激发形成的模糊光晕，大大提升了信噪比和分辨率。由于衰逝波光强呈指数衰减，因此最合适的应用是细胞膜相关研究。 外泌体分泌动力学受温度控制我们来看一个论文案例，从中了解TIRF全内反射荧光显微镜的应用优势：超高分辨率、动态观察。使用CD63-pHluorin可视化pH敏感蛋白 使用CD63-pHluorin可视化外泌体与质膜融合过程。TIRF全内反射荧光显微镜可以实现单分子动态跟踪观察，为此需要配备高帧率、高灵敏度的显微镜相机，比如MSH12之类背照式sCMOS科学相机。按成像分析，区分外泌体不同活动方式② 单分子荧光成像研究通常涉及数据统计分析等内容，往往需要一定的算法设计来自动化分析和量化处理，比如本论文使用的就是MATLAB脚本，在github可以下载。成像分析可靠性验证，排除溶酶体或囊泡转运② 通过成像分析CD63-pHluorin可视化外泌体与质膜融合，排除溶酶体或囊泡转运。外泌体与质膜融合有多种动力学模式② 算法分析，得出外泌体与质膜融合有多种动力学模式。 外泌体与质膜融合事件受温度控制② 对不同动力学模式进行分析，显示外泌体与质膜融合事件受温度控制。 模型验证② 利用模型验证解释实验观察到的动力学。进一步的动力学分析② 外泌体与质膜融合前先有对接。 结尾总体而言，全内反射荧光显微镜MF53-TIRF是细胞表面物质动态观察的理想仪器，如固定在盖玻片或细胞膜表面上的分子等，在TIRF基础上明美还有dSTORM超分辨成像方案，有兴趣的老师可以跟我们联系。 如您对这篇论文感兴趣，或者有兴趣获取论文使用的MATLAB自动分析处理脚本，请参考应用来源部分信息②。 引用来源：①Fish KN. Total Internal Reflection Fluorescence (TIRF) Microscopy. Curr Protoc. 2022 Aug 2(8):e517. doi: 10.1002/cpz1.517. PMID: 35972209 PMCID: PMC9522316. ②Mahmood A, et al. Exosome secretion kinetics are controlled by temperature. Biophys J. 2023 Apr 4 122(7):1301-1314. doi: 10.1016/j.bpj.2023.02.025. Epub 2023 Feb 22. PMID: 36814381 PMCID: PMC10111348.https://www.mshot.com/article/1828.html

中国科学技术大学环境科学与工程系刘贤伟课题组在界面化学过程的原位高分辨成像方面取得进展，相关研究成果以“Dynamic imaging of interfacial electrochemistry on single Ag nanowires by azimuth-modulated plasmonic scattering interferometry”为题近日发表于Nature Communications。污染物的催化转化是水污染控制技术的重要方法，解析环境催化材料在污染物转化过程中活性位点的动态变化，对理解材料的构效关系，解析催化机理，设计并研发新的环境催化材料具有重要意义。尽管目前研究人员对分析纳米材料的活性位点有浓厚的兴趣，但在温和的水溶液环境中，对单个纳米材料界面反应的动态演绎过程研究仍然存在挑战。 图1高分辨表面等离子体散射相干成像示意图 　　针对上述挑战，研究团队研发了高分辨等离子体散射干涉成像技术，通过调制入射光有效消除了反射光的干扰，实现了具有高空间分辨率和高抗干扰能力的表面等离子体散射干涉成像。以银的表面化学反应为例，研究团队原位追踪了溶液中单根银纳米线的动态电化学转化过程，在空间上刻画了纳米线反应动力学分布，为建立纳米线表面缺陷、重构与反应活性的关系提供了关键证据。该免标记成像分析方法，可以与电子显微镜等技术耦合表征纳米材料的结构和化学组成，为高分辨原位成像分析污染物的催化转化动态过程和解析其构效关系提供了有效的分析方法与技术平台。 图2 单根纳米线表界面动态反应过程的成像分析 　　该研究工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。

各有关单位：动态计量测试技术是衡量一个国家科技水平和工业发展程度重要标志之一。我国经过几十年的发展，动态计量技术已经初见成效。但由于工程动态测量的复杂性，现有计量技术在理论框架、计量特性表征、工程测量应用等方面表现出其局限性，其未来发展方向是一个值得研究探讨的问题。为追踪行业前沿，探讨动态计量测试技术及应用的发展趋势和热点问题，推进动态计量测试技术发展，促进行业内技术交流，共享技术进步最新成果，由中国航空学会、中国计量测试学会、中国振动工程学会指导，“计量与校准技术”国家级重点实验室、“动态测试与校准技术”航空科技重点实验室、中国航空学会计量技术分会联合主办的“第二届动态计量测试技术及应用学术交流会”定于2024年9月24日—27日在苏州召开。本届大会将通过大会特邀报告、分会场专题报告等活动，为我国动态计量测试技术的发展提供交流与合作平台，凝聚相关方向的研究力量，促进多学科的交叉与融合，推动动态计量测试技术得到广泛应用。我们诚挚邀请全国相关领域科研院所、高校和机构的专家、学者及技术人员莅临本次大会。会议时间地点会议时间：2024年9月24日-27日（9月24日报到）会议地点：苏州王府金科大酒店（苏州新区滨河路1969号）会议组织机构指导单位：中国航空学会中国计量测试学会中国振动工程学会主办单位：“计量与校准技术”国家级重点实验室“动态测试与校准技术”航空科技重点实验室中国航空学会计量技术分会承办单位：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所协办单位：中国计量协会智能传感器专业委员会《计测技术》杂志社会议特邀专家及报告主题中国工程院院士报告题目：待定吴希明 中国航空研究院 副院长 研究员报告题目：空地融合，协同发展--低空经济下航空测量监控发展的认识和设想蔡小斌 中国航空工业集团 科技委副秘书长 研究员报告题目：航空发动机试验测试关键技术张力 航空工业计量所 研究员报告题目：力学量动态计量体系关键技术及应用张方 南京航天航天大学 教授报告题目：动载荷识别技术的动态标定及其关键技术王斌团 航空工业一飞院 研究员报告题目：飞机试验测试相关徐立军 北京航空航天大学 院长 教授报告题目：基于激光诱导荧光及吸收光谱融合的瞬态燃烧场定量测量装置孔德仁 南京理工大学 教授报告题目：待定龙桂鲁 清华大学 教授报告题目：用量子说悄悄话韩桂来 中国科学院力学研究所 研究员报告题目：高超声速飞行器复杂干扰区气动加热动态测量技术谭秋林 中北大学 副院长 教授报告题目：耐高温MEMS传感器技术研究进展郑龙席 西北工业大学 教授报告题目：吸气式脉冲爆震发动机非稳态参数测试技术衷洪杰 航空工业气动院 研究员报告题目：动态压敏涂层测试校准技术及应用黄相华 航天科工三院 研究员报告题目：具身智能驱动下的武器装备动态测试计量挑战刘桂祥 核动力院二所 研究员报告题目：核反应堆一回路系统振动控制技术及应用杨亦春 航空工业计量所 研究员报告题目：跨波长随机声阵列测量技术及其应用发展张大治 航空工业计量所 研究员报告题目：面向工程的激光测振技术研究进展参观交流会议将组织与会代表前往苏州高新区深入优秀企业参观交流。会议费用9月13日前汇款的人员 2000 元/人；9月13日后汇款的人员 2500 元/人；会议现场可提供银行卡、微信等缴费方式。会议期间食宿统一安排，住宿费用自理。具体汇款信息如下：户 名：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所开户行：工行海淀西区支行账 号：020000 450900 3500979备 注：“动态计量会议”企业宣传为方便参会代表更深入地了解企业最新技术产品信息，主办方确定，本次会议的企业宣传费用标准做如下分类，企业可根据需要进行选择。宣传套餐费用标准类别费用（元）服务内容备注A档80000协办单位+公司参观+会场展位+播放宣传片 + 专题报告（9月26日分论坛）+ 资料发放此档仅限于苏州本地公司。B档30000会场展位 + 专题报告（9月26日分论坛）+ 资料发放C档20000专题报告（9月26日分论坛） + 资料发放D档20000会场展位 + 资料发放E档10000会场资料发放报名方式1.请填写本通知所附第二届“动态计量测试技术及应用”学术交流会回执，并在9月20日之前将回执（Word版）发送至会议联系人电子邮箱。2.线上报名。拟参会人员请扫描下方二维码进行报名。会议联系人张云霞 15201680897zhangyunxia@cimm.com.cn 张馨元 18518169533zhangxy633@avic.com 李金玲 18801025132lijl113@avic.com“计量与校准技术”国家级重点实验室“动态测试与校准技术”航空科技重点实验室中国航空学会计量技术分会中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所中国计量协会智能传感器专业委员会 《计测技术》编辑部 2024年8月27日

近年来，分子互作分析仪市场涌现出很多新品牌、新产品参与市场竞争，技术多元化，“百花齐放”。目前国内外分子互作分析仪厂商已涌现近20余家，为帮助广大科研工作者了解前沿分子互作分析技术、增强业界相关人员之间的信息交流，同时也为用户提供更丰富的分子互作分析产品与技术解决方案，仪器信息网特别策划了《“百舸争流”，谁将成为下一代金标准？——分子互作技术与应用进展》专题。本期，我们特别邀请到马尔文帕纳科生命科学业务发展经理、微量热技术&分子互作技术产品经理韩佩韦谈一谈马尔文帕纳科的创新分子互作分析技术及他对该技术应用及市场的看法。仪器信息网：贵司在分子互作分析领域主推的仪器产品是什么？请您谈谈该产品的核心竞争力。韩佩韦：马尔文帕纳科公司不断致力于为基础科研与药物研发领域提供更先进的分析仪器和解决方案，在分子互作分析领域我们公司主推的产品是一种将动力学分析与热力学分析整合为一体的非标记分子互作平台，包括Creoptix WAVE系列分子相互作用仪和MicroCal PEAQ-ITC系列等温滴定量热仪等。众所周知，深入全面研究分子间相互作用需要借用多种原理互补的技术进行多角度分析，其中，动力学分析技术能够准确描述分子间的识别能力与结合的稳定性和半衰期，是一种实时、动态检测的手段；而热力学分析则深入探究分子互作的能量学本质，即分子间互作的机理，包括特异性相互作用驱动、疏水相互作用以及构象变化驱动。我们Creoptix WAVE分子相互作用仪拥有基于光栅耦合干涉技术（Grating-Coupled Interferometry，GCI）的光学生物传感器，实现了在更广泛的样品范围内提供更高质量的分子结合亲和力数据和动力学数据，帮助药物和生物科学研究人员加快新药发现和开发的进程。另外，Creoptix WAVE产品采用了waveRAPID动力学检测方式和创新性微流控技术。不同于传统力学的检测方式，只需一个浓度的样品，无需稀释，能够更快地得到动力学数据（waveRAPID 比传统动力学检测约快10倍），解决了市面部分分子互作技术的低灵敏度、无法捕获快速动力学、表观亲和力偏离、流路易堵塞以及动力学分析中需要配制大量浓度梯度等问题。Creoptix WAVE 分子相互作用仪MicroCal PEAQ-ITC 是一款高灵敏度、低容量的等温滴定量热仪，可用于生物分子相互作用的无标记溶液内研究。它可以在单次实验中直接测量所有结合参数，并且可使用低至10μg容量的样品对无论是高亲和力还是低亲和力的结合剂进行分析。MicroCal PEAQ-ITC可用于多种应用，包括表征小分子、蛋白质、抗体、核酸、脂质和其他生物分子的分子间相互作用等。MicroCal PEAQ-ITC 等温滴定量热仪仪器信息网：请回顾一下贵公司分子互作分析仪技术的发展历程。韩佩韦：分子间相互作用的生物物理表征是研究分子互作的重要环节，马尔文帕纳科一直致力于帮助用户从不同角度阐述分子互作的机理和特征。其中，采用热力学代表技术的MicroCal ITC系列成立于1977年，是最早商业化的微量热技术品牌，在业界拥有众多粉丝，其先后多款经典产品如VP-ITC, ITC200以及PEAQ-ITC都有众多的用户群和文献支持；动力学代表技术Creoptix WAVE系列则成立于其他技术如SPR/BLI等相对成熟的时期，正是在发现了现有技术的某些局限和不足后，Creoptix开发并成功商业化了新一代动力学分析技术——光栅耦合干涉技术（Grating-Coupled Interferometry，GCI）。目前，MicroCal和Creoptix品牌都是马尔文帕纳科旗下分子互作分析的中坚力量，与MicroCal DSC和Light Scattering一起打造了从样品质量控制直至动力学与热力学全面分析的Label-Free分析平台。仪器信息网：贵公司分子互作分析仪的主要应用领域有哪些？韩佩韦：马尔文帕纳科旗下的非标记分子互作平台几乎应用于分子互作相关研究的各个领域：在药物研发领域包括药靶确认，片段药物、小分子药物、肽段和核酸药物的筛选、表征与优化，抗体药物筛选、表位分析、结构改造，制剂开发、稳定性、可比性和生物相似性研究等；诊断试剂开发与优化、生理条件下（如血清、血浆等复杂体系）测试等等；在基础科研中则包括癌症、神经科学、免疫科学、膜蛋白、环境科学等领域。目前，研究者应用我们的技术和产品组合来研究分子互作相关的定性与定量信息，包括有无结合、结合特异性和选择性、结合强弱、结合快慢与稳定性以及部分非生物和非水相体系，如超分子组装、有机溶剂环境等。比如在冠状病毒（COVID-19）疫苗研发过程中，Creoptix WAVE system为病毒蛋白和抗体的结合动力学研究提供了有力支持。WAVE system系统将高信号和高时间分辨率与ELISA(酶联免疫吸附测定)才能实现的样品稳定性结合起来。实时分析广泛的生物流体样品的相互作用，提供完整的动力学数据，包括亲和力和高精度的结合和解离常数。由于整个微流体都包含在外置的传感器芯片WAVEchip中，可将实验中交叉污染的风险降至最低。WAVE system可用于表征病毒样颗粒（VLPs）的动力学，为研发疫苗的诱导免疫反应提供一个有效的平台。一种单克隆抗体结合嵌入VLPs中的蛋白质仪器信息网：您如何看待当前分子互作分析仪市场及前景？未来看好哪些细分领域?韩佩韦：我未来更看好分子互作技术在医学临床分析、食品分析、细胞与基因治疗领域等领域的应用。我的个人观点是当今的分子互作分析市场百花争艳，百家争鸣。各种不同原理的技术和产品层出不穷，研究者可以更好的根据自己的需求和问题来找到适合的技术，这对于技术发展和研究者而言都无疑是件好事，无论是进口的还是国产的技术，每种技术都有其各自的优点和局限，能够解决自己问题的才是最好的。随着市场的竞争，我未来更看好分子互作技术在医学临床分析、食品分析、细胞与基因治疗领域等领域的应用。马尔文帕纳科 韩佩韦韩佩韦，中科院生物物理所生物物理学博士，马尔文帕纳科生命科学业务发展经理、微量热技术和分子互作技术产品经理。长期负责蛋白质稳定性以及分子间相互作用技术如DSC,ITC,SPR等的技术支持和市场拓展。在2014年加入马尔文帕纳科之前，多年任职于通用电气（中国）医疗集团生命科学部（现Cytiva），曾任技术经理、Biacore & MicroCal产品经理和Label-Free技术资深应用科学家等职位。韩佩韦博士长期活跃于生命科学领域和生物制药行业，组织和举办过相关的几百场技术交流会和培训班，并在多个大型会议上做分会技术报告，在分子相互作用领域和微量热应用领域具有丰富的经验。

生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand，BOD），是指水体中的好氧微生物在一定温度条件下，一定时间内，将水中有机物分解成无机质，在此过程中所需要的溶解氧量。 BOD可反映水体被有机物污染的程度，水体中所含有机物越多，则需要消耗的溶解氧量也越多，BOD值也越大。 图1 健康水体中的有机物含量少，溶解氧多，可供鱼类等水生生物呼吸之用（源/Quikr Exam） 为了使样品具有可比性，我们常用一个时间段内的溶解氧量的消耗量来表征BOD值。例如，我们通常设定实验温度为20℃，用水样培养微生物，测定水中溶解氧的消耗情况。如果这一时间段是5天，就称为5日生化需氧量，记做BOD5，单位一般用mg/L来表示。数值越大，说明水中含有的有机物越多，污染也越严重。表1 受有机物污染程度不同的水体测量得到的BOD值 人们通常用稀释接种法来测量生化需氧量，计算公式如下： BOD=（D1-D2）/ P 其中，BOD是生化需氧量（mg/L）；D1是稀释水样的初始溶解氧量（mg/L）；D2是稀释水样经20℃恒温培养箱培养n天之后的溶解氧量（mg/L）；P是稀释因子，表示为水样体积（mL）与稀释后水样体积（mL）的比值。 这种测量方法有不足之处。例如，只有“点”上的数据，无法获得变化“过程”中的BOD数据；另外，如果想继续测量水样BOD在其他时间点的数据，如BOD20，样品测量瓶需取出恒温培养箱，测试样品就会被干扰，导致后续的测量数据准确度下降。而且，样品BOD的平台期是在什么时间达到的也不清楚。 针对这一测量难题，意大利VELP公司推出了BOD EVO无线传输自动测定仪。 BOD EVO无线传输自动测定仪采用压强传感器对样品生化需氧量进行测量。经稀释接种或含菌的水样被置于密闭的培养瓶中，水样中溶解氧不断被消耗，使得密闭样品瓶内的压强降低，仪器内置的压强传感器可一直监测此压强变化，根据压差变化，计算水样的BOD值。 这种测量方法有其一系列独到优点。 模拟自然条件，结果更真实可靠传统方法，样品接种稀释后满瓶测量，不再为样品提供多余氧气，且静置放置数天，这样瓶内微生物代谢产物容易集结，易产生区域性溶解氧匮乏，生化反应受抑制可能性加大；BOD EVO培养瓶内样品上方所含21％氧气不断溶入水样中，搅拌子连续搅拌，可为微生物生长提供充分的溶解氧和有机物。测量结果更真实可靠。 操作简单，测量方便传统法操作繁琐、准备样品时间长，量程窄，一般BOD值大于100mg／L时需稀释，且需人工测量初始、终止溶解氧量，在培养过程中需要专人看管。BOD EVO操作简单，软件功能强大，可预先设置好采样时间间隔，自动连续测量溶解氧。无线数据盒能自动接收传感器发送的数据，并将其传输到计算机中。整个测量过程，无需专人看管。专业软件允许实验员对数据进行监控、记录和分析，可自动生成实验报告。 无线数据传输BOD EVO可连续显示记录生化需氧量数据传统方法监测到的是“点”上的数据，如BOD5。若想了解整个过程的动态数据，几乎无法实现。BOD EVO连续显示各时间点的耗氧量并存储BOD数据，从而直观了解样品耗氧动力学过程。 BOD EVO可深入研究样品有机物生化降解过程根据水样耗氧曲线，可深入研究水样有机物生化降解反应过程中的“滞后现象”等。不得不说，BOD EVO是生化需氧量测量领域的一款革命性产品。

p style=" text-align: center " strong 原创： 徐颖【苏大】 江苏热分析 /strong /p p 　　研究物质形变或力学性质与温度关系的方法，常称之为热机械分析法，该法包括热膨胀法(DIL)、静态热机械分析(TMA)和动态热机械分析(DMA)三种技术，它们之间的差别最主要的来自于它们测量时负载力的不同。热膨胀法是测量试样负载力为零，即仅有自身重力而无外力作用时，在程序温度控制下，膨胀或收缩引起的体积或长度的变化 静态热机械分析是测量材料在静态负载力(非交变负荷)作用下，形变与温度间关系的技术 动态热机械分析是在程序控制温度下，测量材料在动态负载力(交变负荷)下动态模量和力学阻尼(或称力学内耗)与温度关系的一种技术。 /p p strong 一、TMA基本原理和结构 /strong /p p 　　静态热机械分析仪是在热膨胀仪的基础上发展起来的，它的基本原理和热膨胀仪相同，不仅可以替代热膨胀仪，而且在结构和功能上有进一步的扩充和提升。 /p p 　　(1) 可以设定试样所受负荷的大小，改变负荷会得到不同的热形变曲线，因此负荷大小成为一个重要的实验参数。而且将负荷大小设置为与材料实际使用中所受的力相近，热形变曲线更有实用价值。此外选用合适的负荷大小，可以得到更理想的曲线。 /p p 　　(2) 可选用更多不同的探头，大多配备拉伸、压缩、穿透(或称针入)和弯曲等探头，除了能测定热膨胀系数和各种相变点之外，还可以研究定应变的应力松弛和定应力的蠕变等力学性能。图1是DIL和TMA可选用探头和基本原理示意图。 /p p style=" text-align: center " img title=" 图1 热膨胀和热机械分析原理示意图.jpg" alt=" 图1 热膨胀和热机械分析原理示意图.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/ef21716a-4636-4630-8ec4-1facf9de83a5.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图1 热膨胀和热机械分析原理示意图 /strong /p p style=" text-align: center " strong (a)热膨胀和TMA装置原理 1—仪器的基本形式 2—水平热膨胀 /strong /p p style=" text-align: center " strong 3—垂直热膨胀或TMA 4—TMA的垂直膨胀(天平型) (b)TMA的应力类型 /strong /p p 　　TMA按机械结构形式不同，可以分为天平式和直筒式两大类。天平式TMA的施力方向(拉伸还是压缩)和大小是通过刀口式天平来控制的，再根据试样与天平的相对位置又可分为上皿式和下皿式。直筒式TMA根据施力控制原理、方式不同可分为三种：弹簧型，通过顶部加压砝码和弹簧相互协调控制负载的方向和大小 磁力型，通过磁钢和控制磁拉力线圈中直流电的方向来决定负载的方向和大小 浮子型，通过浮子、浮液和顶部加压砝码来控制负载，浮子材料使用低密度的聚合物，而浮液采用高密度氟氯硅油。 /p p 　　以上这些分类实际上是依据TMA施力方式不同来分的，仪器其他部分：炉体、温度控制、气氛控制等雷同于差热仪、热重仪。而位移检测系统则都是由差动变压器将位移转变为电压信号，经相敏放大器、有源滤波器、电压放大器、A/D转换器后再进行数据处理。 /p p strong 二、操作模式 /strong /p p 　　TMA的操作模式可分为五种： /p p 　　(1) 标准模式，可进行3个实验程序。一个是线性升温时负载力保持恒定，监测位移的变化，则得到最经典的热膨胀曲线 如果线性升温保持恒定的应变，检测力的变化，可用于评价薄膜或纤维的收缩力。恒温条件下，往往设置力呈线性变化，监测其所产生的应变，可获得力位移曲线和模量信息。 /p p 　　(2) 应力/应变模式，有2个实验程序。在恒温条件下，施加线性变化的应力或应变，测量对应的应变或应力，从而得到应力/应变图谱及相关的模量信息。所计算出的模量可以分别作为应力、应变、温度或时间的函数来表示。图2就是保持恒温，应力线性增加，所获得的应力/应变曲线。该曲线的形状受所设温度及样品加工工艺的影响。 /p p style=" text-align: center " img title=" 图2 温度恒定，线性应力作用下所得应力_应变曲线.png" alt=" 图2 温度恒定，线性应力作用下所得应力_应变曲线.png" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/63918f4f-cced-471e-9587-5358e2d3a7ea.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图2 温度恒定，线性应力作用下所得应力/应变曲线 /strong /p p 　　(3) 蠕变/应力松弛模式，可进行2个实验程序。一个是蠕变实验，即应力保持恒定，监测应变随时间的变化，获得柔量数据 另一个是应力松弛实验，应变保持恒定，监测应力的衰减，获得松弛模量数据。二者均为瞬态测试，可评估材料形变及回复性质。 /p p 　　(4) 动态TMA模式，在线性升温条件下，对样品施以正弦变化的力。测量由此产生的正弦变化的应变。通过应力、应变数据计算储能模量E& #39 、损耗模量E〞和损耗因子Tanδ对时间、温度或应力的关系，一般适用于薄膜的研究。 /p p 　　(5) 调制TMA模式，类似于调制DSC，是温度控制方式在传统的线性升温的基础上叠加一个设定振幅和周期的正弦波温度变化程序，将原始信号(总位移和热膨胀系数)解析成可逆和不可逆部分，可逆部分可获得相变信息(如Tg)，不可逆部分得到具有时间依赖性的动力学过程(如应力松弛)。 /p p strong 三、TMA典型谱图及解析 /strong /p p 　　图3是比较典型的热膨胀曲线图，TMA(或DIL)确定线膨胀系数的公式为： /p p style=" text-align: center " img title=" 式1-1.jpg" alt=" 式1-1.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/66c902b0-66e8-461f-9910-a288f34faefc.jpg" / /p p 　　式中l0为样品原始长度，Δl/ΔT为热膨胀曲线的斜率。相应的体膨胀系数γ的计算公式如下： /p p style=" text-align: center " img title=" 式1-2.jpg" alt=" 式1-2.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/0a79f259-09f2-436d-82c0-69a18aeaef5b.jpg" / /p p 其中V0为样品原始体积，ΔV/ΔT为热膨胀曲线的斜率。 /p p style=" text-align: center " img title=" 图3 热膨胀曲线以及线膨胀系数α的确定.png" alt=" 图3 热膨胀曲线以及线膨胀系数α的确定.png" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/480a5479-2a22-47f0-9e37-465d8ca4609b.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图3 热膨胀曲线以及线膨胀系数α的确定 /strong /p p 　　热膨胀曲线也可以确定材料的玻璃化转变温度Tg，图4是比较常见的高分子材料和金属的热膨胀曲线，从(a)中可以看到聚苯乙烯PS的膨胀曲线突变处所做的外推温度就是Tg。如果将热膨胀曲线对温度一阶求导，如图5-7下方，将得到一个类似于DSC在Tg处台阶的曲线，更容易确定Tg值。 /p p style=" text-align: center " img title=" 图4常见的热膨胀曲线(a)聚苯乙烯PS；(b)高（低）密度聚乙烯PE；（c）金属Al、Pt和玻璃.jpg" alt=" 图4常见的热膨胀曲线(a)聚苯乙烯PS；(b)高（低）密度聚乙烯PE；（c）金属Al、Pt和玻璃.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/ab420d73-d6f7-40f3-8a62-8586c92c66fa.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图4常见的热膨胀曲线(a)聚苯乙烯PS (b)高(低)密度聚乙烯PE (c)金属Al、Pt和玻璃 /strong /p p style=" text-align: center " img title=" 图5 TMA热膨胀曲线及其一阶导数曲线确定Tg.jpg" alt=" 图5 TMA热膨胀曲线及其一阶导数曲线确定Tg.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/79777183-9912-4ea3-a0ef-34a0ee703a9b.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图5 TMA热膨胀曲线及其一阶导数曲线确定Tg /strong /p p style=" text-align: center " img title=" 图6 几种不同类型的热机械曲线示意图.jpg" alt=" 图6 几种不同类型的热机械曲线示意图.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/7ec3e314-83b7-4eac-b62f-5d60ce321bb8.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图6 几种不同类型的热机械曲线示意图 /strong /p p style=" text-align: center " strong (a) 非晶态无定形线形聚合物的温度—形变曲线 /strong /p p style=" text-align: center " strong (b) 非晶态无定形线型和交联型聚合物的蠕变曲线，1-线型 2-交联型 /strong /p p style=" text-align: center " strong (c) 不同力学状态高聚物的应力松弛曲线，1-玻璃态 2-高弹态 3-粘流态 /strong /p p 　　上文曾经提到TMA除了热膨胀法曲线之外，还可以研究保持应变恒定时的应力松弛和恒定应力下的蠕变行为，如图6。TMA所测的形变，除了一部分是样品自身膨胀或收缩引起的形变之外，还有一部分是应力引起的，这部分形变是分子相对移动时释放能量(粘性响应)或储藏能量(弹性响应)的结果，因此TMA所测形变实际上是膨胀行为和粘弹效应的加合。 /p p strong 四、TMA实验方法 /strong /p p 　　TMA是研究形变的技术，因此样品尺寸是否准确计量、是否稳定很重要，选用样品要求形状规整、无缺陷(气泡或裂纹)，块状样品上下两面要求平行且光滑，复合材料尤其是高聚物中添加了无机填料要考虑两相间是否相溶，必要时类似于DSC测试要考虑去除热历史的影响。由于TMA的样品用量相对比TG和DSC要大，扫描速率相对的设定慢一些为好，一般5℃/min 保护气常用氮气或空气，流量10-50ml/min。 /p p 　　此外由于TMA配备有各种探头，了解这些探头的功能以及何种形态的样品适用于何种探头 了解测试的目的，在多种实验模式中选择合适的实验程序 负载力是TMA测试的一个重要参数，其大小的设定等等，这些往往依赖于实验人员的经验。 /p p 　　块状样品，一般适用的探头有：压缩探头、三点弯曲探头、针入(或称穿透)探头 所应用的测试有：线性膨胀系数、玻璃化转变温度、软化点、熔点、蠕变和松弛等等。 /p p 　　膜和纤维样品，一般适用的探头有：拉伸探头、针入探头 所测的参数：杨氏模量、玻璃化转变温度、软化点、蠕变、固化、交联密度和硬度等等。 /p p 　　粘性流体和胶，一般适用的探头有：剪切探头和针入式探头 适用的测试：粘性、凝胶化、胶体-熔体转变温度、固化和剪切模量。 /p p & nbsp /p p a href=" https://www.instrument.com.cn/zt/TAT" target=" _blank" 更多热分析相关知识请见专题：《热分析方法与仪器原理剖析》 /a /p

凯尔测控试验系统（天津）有限公司创建初期，致力于各种高性能材料试验机的研发成功推 出了一系列的优质测试仪器，并先后与各大高校、研究院所、军工单位及国外研究机构建立 起密切合作，逐步成长成为一个技术密集型企业，具有深厚的开发、研究、设计及生产制造 能力。 公司在发展过程中引进了一系列的优秀设计、研究和管理人员，积极采用先进的设计理念结 合企业雄厚的设计开发能力，在同行业中优先开发出了技术含量高、质量稳定的高科技技术 产品：微型电磁式动态力学试验系统、大型电磁式动态力学试验系统、原位拉压力学试验系 统、原位双轴力学试验系统、电子万能拉扭力学试验系统、电液伺服力学试验系统等，为中 国试验机行业的不断发展添砖加瓦。

为助力国产科学仪器发展，筛选和扶持一批优秀的科学仪器产品和企业，在中国仪器仪表行业协会、中国仪器仪表学会、北京科学仪器装备协作服务中心等单位的支持下，由仪器信息网主办、我要测网协办的“国产科学仪器腾飞行动”于2013年正式启动。秉承“国产科学仪器腾飞行动”宗旨，仪器信息网于2018年启动了“国产科学仪器腾飞行动”之“创新100”项目，通过筛选一批具备自主创新能力的中小仪器厂商，借助报道、走访、调研等方式，在企业发展的关键时期“帮一把”。本期“创新100”访谈，仪器信息网走进凯尔测控技术（天津）有限公司（以下简称“凯尔测控”），带大家了解这家深耕于高端力学检测仪器的民族企业。仪器信息网：请介绍一下贵司的发展历程，创立的初衷是什么？凯尔测控：自2008年成立以来，公司一直致力于高端力学检测仪器的自主研发。2009年，原位力学试验机上市；2010年，原位力学在线观测系统上市；2011年，原位双轴力学试验系统上市；2012年，大型电磁式高频动态力学试验系统研发……新产品层出不穷。其中，电磁式疲劳试验系统、原位力学试验系统、原位双轴力学试验系统、拉扭多轴疲劳试验机等先进测试系统均有效填补了国内空白。截至目前，公司已申请和授权发明专利27项，软件著作权13项，且被认定为国家级高新技术企业、天津市科技型企业、天津市雏鹰企业、天津市瞪羚企业等。最初创立凯尔测控主要是为了解决我们自己迫切的测试需求。当时，我国高端疲劳力学检测仪器基本上被国外产品所垄断，进口产品的市场占有率高达95%以上，而国产疲劳试验机无论是机械系统、控制系统，还是软件系统，均处于相对落后的状态。进口产品虽然可以满足我们的测试需求，但是其价格高，且无法按照需求进行差异化定制，加上较长的售前售后周期、高昂的售后费用等，让我们在采购高端疲劳力学检测仪器时面临巨大的困难。同时，随着我国高端制造业的发展，各大高校、科研机构和企业用户对测试的需求日益增长，中国应当具备自主研发的高端力学检测仪器品牌，打破国外技术垄断，为用户提供高性价比的测试仪器，满足用户差异化的测试需求，并让用户享受快速即时的技术服务。因此，我们创立了凯尔测控，并逐步开发出了一系列高端疲劳试验仪器。仪器信息网：请介绍一下贵司当前的规模概况？与哪些单位之间建立了合作？凯尔测控：当前员工有80人，其中研发人员占60%，研发投入占比50%，先后与清华大学、北京大学、中科院金属所、中国工程物理研究院等国内著名高校、科研院所及军工单位建立了密切合作，合作用户已超过300家。仪器信息网：贵司当前主推的产品及型号是什么？这些产品主要应用于哪些领域？凯尔测控：当前，公司的产品已经增至四个系列40余个品种，其中主推的电磁类产品（典型产品M-6000/M-12000）和原位双轴类产品（典型产品IPBF-20k），适用于航空、航天、核电、化工、电子、医疗等领域，可满足关键材料、重要部件的力学测试与疲劳测试。高温力学疲劳试验机 M-6000高频动态疲劳试验机 M-12000大载荷双轴拉伸试验机 IPBF-20k仪器信息网：与市场上的同类产品相比，贵司产品的竞争优势是什么？凯尔测控：在技术方面，公司产品以其高频率、高精度和高可靠性，可为新产品研发和新材料研制提供有利的数据支撑，有效保障关键装备的长周期运行，尤其是大推力电磁式直线电机和多轴分布式动态控制系统，做到了国内唯一，也是我们的核心技术。在价格方面，公司产品相比国外同等产品优惠了30-50%。仪器信息网：请谈一谈国内试验机市场发展现状和发展趋势？凯尔测控：以前，高端试验机市场长期被进口设备垄断，国内高端用户不缺钱，但也不考虑购买国产设备，同时，也没有人愿意沉下心来踏踏实实做高端试验机的研发，这就造成我国在高端试验机领域和国外的差距越来越大。近几年，由于中美贸易战，大量的客户无法购买到能够满足试验需求的进口设备，这给国产高端仪器生产厂家一个良好的契机，来抓住风口，解决被进口设备卡脖子的问题。仪器信息网：贵司下一步在市场和产品方面有何计划?凯尔测控：2020年，我们从卖“产品”转向“定制化服务”，公司发展迈上了一个新台阶，从而倒逼科研水平提升“竞争力”。此外，公司研发团队将持续关注国内外的前沿技术研究，并不断攻关，且与一些高校科研团队进行合作，保持公司科研水平的先进性。仪器信息网：日前，我国提出“要打好科技仪器设备、操作系统和基础软件国产化攻坚战”，国产仪器发展迎来新风口，请问贵司将如何把握发展机遇？凯尔测控：结合国家的大政方针，以及科学技术的发展方向，以人工智能为基础，我们大概锁定了几个发展领域，包括深耕医疗器械行业，开辟新能源安全检测版块，拓宽应用场景等，解决百姓身边息息相关的实际问题，为国产高端科技仪器的发展贡献力量。

心血管系统是脊椎动物胚胎发育的第一个功能器官系统，其主要功能是运输、控制和维持全身的血流。由于不断暴露在来源于血流量和压力的多种机械力下，心血管系统是最容易受到机械力学刺激的系统之一。在这种情况下，心血管系统中的细胞由于心脏跳动产生的脉动变化以及血流产生的剪切应力等永久地受到力学刺激。一方面，流体剪切应力、血管壁机械牵张力、细胞与细胞之间的胞间力等外力组成了心血管系统的力学刺激。另一方面，心血管细胞力学描述了心血管的细胞或组织弹性的动力学。 心肌组织是由心肌细胞、心脏成纤维细胞、细胞外基质、血管等组成的复杂和高度层次化的组织，其组织结构与心脏的宏观力学和形态特性密切相关。随着心脏从单腔结构演变为多室结构，心脏瓣膜开始控制心脏周期中的单向血流。在此期间，心室肌细胞以纤维的形式排列，在心脏壁内形成复杂的层流模式，赋予了心脏包括各向异性、黏弹性在内的多种力学性能。此外，细胞外基质维持了心脏完整性并支持其功能。心脏间质外基质主要由成纤维细胞样细胞产生和维持，为心肌提供了必要的结构支持，保留了心室的力学特性。血流和基质成分的改变都将在一定程度上影响整个心脏的结构和功能。血管在组织结构较高，特别是大组织和器官结构的产生中发挥着重要作用。所有组织生长需要建立足够的血管结构。血管主要由血管内皮细胞（endothelial cells，ECs）和周围的平滑肌细胞（smooth muscle cells，SMCs）或周细胞组成。这些特殊组分维持了血管的黏弹性、各向异性等力学特性。EC排列在血管的内表面，其在循环和周围组织之间提供选择性结构屏障，调节血管通透性和血流。血管内皮功能可以通过血流速率、血管直径或动脉力学特性变化来评估，这些特性与血管收缩和舒张活动有关。此外，SMCs是构成血管壁组织和维持血管张力的主要细胞成分。血管SMCs在组织发育过程中，不断暴露于脉动牵张力等力学刺激中，这种力学作用至少在一定程度上促进了血管组织成分的发育。心血管结构或可替代性的改变可以对心脏功能、血管收缩和扩张能力产生重要影响。特别是在病理情况下，了解心血管结构和力学特性的变化是阐明心血管疾病发生的必要条件，因为这些特性是正常心血管功能的关键决定因素。2022年，关于心血管的生物力学与力学生物学研究主要集中在心血管组分、结构和功能方面。在生理或病理条件下，对心脏和血管壁的生物力学特性、血管内的血流动力学参数、以及响应力学刺激后的生物学改变进行了广泛研究。此外，在微流体技术、纳米技术和生物成像技术等新技术的应用以及心血管生物力学建模领域也取得了进步。然而，机体自身存在的复杂力学环境导致体内心血管力学生物学相关的研究较少。因此，体内环境中不同力学条件下心血管损伤修复的力学生物学研究是未来重要的研究方向。1 心血管生物力学研究1.1 心脏结构和功能的生物力学特征心脏具有复杂的三维结构，在整体器官水平上的功能来自于细胞亚结构到整个器官的内在结构-功能的协调作用。然而，对人体心脏结构中细胞生物力学特征的研究还处于早期阶段。在最近的报道中，Chen等[1]通过空间维度剖析了心肌细胞的异质性，并明确了心肌细胞和血管细胞的空间和功能分区。该项研究表明心房或心室内存在明显的空间异质性，为心脏不同分区的功能异质性提供了理论基础。心脏的基本功能是收缩功能，由此产生的收缩力是心脏独特的力学特性。心脏收缩是一种复杂的生物力学过程，需要心肌细胞的收缩和松弛协同作用，产生足够的收缩力，将血液推向体循环和肺循环。以往研究更多的关注心脏的形态结构、心室大小和室壁厚度等因素对心脏收缩功能的影响，而缺乏对心脏收缩功能的直接表征。Salgado-Almario等[2]构建了一种新的斑马鱼品系，可用于斑马鱼心脏收缩期和舒张期钙水平的成像。该研究通过将Ca2+水平和心脏收缩功能关联起来，可实现对收缩功能的表征，有利于心力衰竭和心律失常等疾病病理生理学机制的阐明。此外，在心脏周期中，心脏收缩或舒张引起的血液流动与发育中的心脏壁不断地相互作用，从而调节心脏发育的生物力学环境。因此，确定整个心脏壁的力学特性是十分重要的。Liu等[3]在健康的成年绵羊模型中研究了左心室和右心室的生物力学差异，观察到右心室在纵向上比左心室顺应性强，在周向上比左心室硬，这表明不同心室的力学特性对舒张期血液充盈的影响不同。未来的研究应该根据不同室壁的生物力学原理开发对应的特异性治疗方法。值得注意的是，心脏瓣膜是控制心脏血流的重要组成部分，其力学特征对心脏功能和心脏瓣膜疾病的发展都有重要影响。瓣膜的生物力学特征包括瓣膜的弹性和变形能力等。这些特征可以影响瓣膜的开合和阻力，进而影响心脏血液流动和血液循环。因此，揭示心脏瓣膜的生物力学特性具有重要意义。软组织的力学性能是由其复杂、不均匀的组成和结构所驱动的。在一项二尖瓣小叶组织研究中，Lin等[4]开发了一种具有高空间分辨率的无损测量技术，证明了厚度变化可引起二尖瓣异质性的存在。此外，Klyshnikov等[5]利用数值模拟方法分析了主动脉瓣瓣膜移动性对瓣膜瓣叶装置的应力-应变状态和几何形状的影响，从应力-应变状态分布的角度出发，该研究的仿真方法可以优化心脏瓣膜假体的小叶装置几何形状。由此可见，心脏结构和功能的生物力学特征是多方面因素的综合反映，评估和解析心脏的结构和形状有利于对心脏功能作用的阐明。1.2 血管结构和功能的生物力学特征血管包括心脏的血管和周围的血管系统，这些血管的生物力学特征对心脏功能有重要影响。血管结构取决于血管的类型，其功能可分为血流动力学功能和血管功能两部分。血管的弹性和柔韧性可以影响血管的阻力和血液流动速度，从而影响心脏负荷和排血量。此外，血管的厚度和硬度也会影响血压和血液流动的速度。从生物力学和力学生物学角度去解析血管的结构和功能是目前研究的重要方向。在心血管疾病相关药物的开发中，需要精确定位和分离冠状动脉以测量其动态血管张力变化。然而，如何记录离体血管的动态生物力学特性一直困扰着人们。Guo等[6]建立了一种冠状动脉环张力测量的标准化和程序化方案，通过多重肌电图系统监测冠状动脉环沿血管直径的收缩和扩张功能，确保了生理、病理和药物干预后血管张力记录的真实性。ECs和SMCs是血管结构和功能完整性所必需的主要细胞类型。ECs可调节血管张力和血管通透性，而SMCs负责维持正常的血管张力和结构的完整性。ECs可以分泌多种生物活性物质，如一氧化氮、血管紧张素等，对血管张力和血流动力学产生调节作用。ECs还能响应外部力学刺激，如流体剪切应力和压力变化等，从而改变ECs的形态和功能，影响血管壁的生物力学特征。SMCs可以收缩和松弛，调节血管的管径和血管阻力。除细胞因素外，血管的力学性质还受到血管壁中胶原和弹性蛋白的性质、空间排列等因素的影响。这是因为SMCs是高度可塑性的，它能响应细胞外基质（extracellular matrix，ECM）固有的力学信号。最近的一项研究显示，现有的微血管网络在力学刺激的加入或退出时表现出明显的重塑，并且排列程度出现相应的增加或减少。在这个过程中，纵向张力可导致纤维蛋白原纤维的纵向排列[7]。正是这些细胞和细胞外组分赋予了血管的黏弹性、各向异性等力学特性。总体而言，血管的结构和功能是复杂而多样的，涉及到多种生物力学特性的相互作用。研究血管的生物力学特征可以帮助人们更好地理解血管疾病的发生和发展，为疾病的治疗和预防提供科学依据。1.3 心血管疾病与生物力学关系的研究进展心血管疾病是一类常见的疾病，包括动脉粥样硬化、动脉瘤、心肌梗死等。这些疾病的发生和发展与心血管系统的生物力学特性密切相关。在心血管生物力学与力学生物学领域，近年来对心血管疾病与生物力学关系的研究取得了许多进展。1.3.1动脉粥样硬化的生物力学特征研究动脉粥样硬化是一种常见的动脉疾病，其特征为动脉壁上的脂质沉积和炎症反应，导致血管壁逐渐增厚和失去弹性。动脉粥样硬化的发生和发展是一个复杂的过程，涉及多个生物力学因素的相互作用。在动脉粥样硬化中，SMCs从收缩表型转变为合成表型，而影响SMCs表型变化的因素尚未完全阐明。Swiatlowska等[8]发现基质硬度（stiffness）和血流动力学压力（pressure）变化对SMCs表型具有重要影响。在动脉粥样硬化发展过程中，在高血压压力与基质顺应性（matrix compliance）共同的作用下，才会导致SMCs完整的表型转换[8]。提高对冠状动脉微结构力学的认识是开发动脉粥样硬化治疗工具和外科手术的基础。虽然对冠状动脉的被动双轴特性已有广泛的研究，但其区域差异以及组织微观结构与力学之间的关系尚未得到充分的表征。Pineda-Castillo等[9]利用双轴测试、偏振光成像和前室间动脉共聚焦显微镜来描述了猪前室间动脉近端、内侧和远端区域的被动双轴力学特性和微结构特性，为冠状动脉旁路移植术中吻合部位的选择和组织工程化血管移植物的设计提供指导。动脉粥样硬化斑块的破裂是引起患者死亡的主要原因；但目前尚不清楚这种异质的、高度胶原化的斑块组织的破裂机制，以及破裂发生与组织的纤维结构之间的关系。为了研究斑块的非均质结构和力学性质，Crielaard等[10]研制了力学成像管道（见图1）。通过多光子显微镜和数字图像相关分析，这条实验管道能够关联局部主要角度和胶原纤维取向的分散度、断裂行为和纤维斑块组织的应变情况。这为研究人员更好地了解、预测和预防动脉粥样硬化斑块破裂提供了帮助。图1 在拉伸测试过程中斑块组织样本中的破裂起始和扩展[10]除SMCs以外，最近的一项研究揭示了动脉粥样硬化中ECs表面力学性质的变化。Achner等通过基于原子力显微镜的纳米压痕技术发现内皮/皮层僵硬度的增加[11]。事实上，内皮功能障碍在血管硬化中的作用一直是一个重要的研究方向。ECs的可塑性在动脉粥样硬化的进展中起关键作用，暴露于扰动、振荡剪切应力区域的内皮细胞功能障碍是动脉粥样硬化的重要驱动因素[12]。由此可见，未来的研究如能进一步明确ECs和SMCs对血管硬化相关心血管疾病的贡献，则可能为恢复动脉粥样硬化中的血管内皮和平滑肌功能提供重要的靶点。1.3.2动脉瘤的生物力学特征研究主动脉SMCs在维持主动脉机械动态平衡方面起着至关重要的作用。动脉瘤主动脉的SMCs表型受到力学因素的影响，但是主动脉瘤中SMCs的骨架硬度的改变情况缺乏相关的数据。Petit等[13]以附着在不同基质硬度上的动脉瘤或健康SMCs为对象，通过原子力显微镜纳米压痕技术研究了细胞骨架硬度的区域差异性。该研究结果表明，动脉瘤SMCs和正常SMCs的平均硬度分布分别为16、12 kPa；然而，由于原子力显微镜纳米压痕硬度检测值的大量分散，两者之间的差异没有统计学意义。在腹主动脉瘤中，Qian等[14]采用基于超声波镊（ultrasonic tweezer）的微力学系统探究了SMCs的力学特性（见图2）。结果发现，动脉瘤病理发展中细胞骨架的变化改变了SMCs的细胞膜张力，从而调节了它们的力学特性。图2 基于超声波镊的微力学系统检测腹主动脉瘤中SMC的力学特性[14]a使用超声波激发微泡通过整合素结合到PDMS微柱阵列上的SMCs膜上的微力学系统示意图；b基于微柱的力学感受器和单细胞的超声波镊系统示意图二尖瓣主动脉瓣经常与升胸主动脉瘤相关，但目前尚不清楚瓣尖融合模式对生物力学和升胸主动脉瘤微观结构的影响。Xu等[15]通过双向拉伸试验对具有左右瓣尖融合以及右冠窦和无冠窦瓣尖融合的升胸主动脉瘤的力学行为进行了表征。此外，将材料模型与双轴实验数据进行拟合，得到模型参数，并使用组织学和质量分数分析来研究升胸主动脉瘤组织中弹性蛋白和胶原的基本微观结构和干重百分比。其结果发现，两种瓣尖融合模式对双轴加载表现出非线性和各向异性的力学响应；在弹性性能方面，左右瓣尖融合的弹性性能劣化得更严重。由此可见，心血管结构自身生物力学特性的改变可能对动脉瘤的进展有很大影响。然而，主动脉血流动力学对升主动脉瘤动脉壁特性的影响尚不清楚。在最近的一项研究中，McClarty等[16]探究了升主动脉瘤血流动力学与主动脉壁生物力学特性的关系。其结果发现，血管壁的剪切应力与动脉壁黏弹性滞后和分层强度的局部退化有关，血流动力学指标可以提供对主动脉壁完整性的深入了解。因此，从血管自身结构特性以及血流动力学两方面探究动脉瘤的形成机制具有重要意义。1.3.3 心肌梗死的生物力学特性研究心肌梗死是心肌细胞死亡的结果，通常是由于冠状动脉阻塞引起的。心肌梗死可导致心力衰竭并降低射血分数。生物力学研究发现，冠状动脉阻塞会导致心肌的缺血和再灌注损伤，这些过程涉及血流动力学和细胞力学等因素。在体循环过程中，心肌梗死后的血流动力学改变如何参与并诱导心力衰竭的病理进展尚未完全阐明。Wang等[17]采用冠状动脉结扎术建立了Wistar雄性大鼠心肌梗死模型。术后3、6周分别对左心室和外周动脉进行生理和血流动力学检测，计算左心室肌纤维应力，并进行外周血流动力学分析。结果表明，心肌梗死明显损害心功能和外周血流动力学，并改变相应的心壁和外周动脉壁的组织学特性，且随时间延长而恶化。综上所述，心功能障碍和血流动力学损害的相互作用加速了心梗引起的心衰的进展。急性心肌梗死后，左室游离壁发生重塑，包括细胞和细胞外成分的结构和性质的变化，使整个左室游离壁具有不同的模式。心脏的正常功能受到左心室的被动和主动生物力学行为的影响，进行性的心肌结构重构会对左心室的舒缩功能产生不利影响。在这个过程中，左心室游离壁形成纤维性瘢痕。尽管在心肌梗死背景下对左室游离壁被动重构的认识取得了重要进展，但左室游离壁主动属性的异质性重构及其与器官水平左心功能的关系仍未得到充分研究。Mendiola等[18]开发了心肌梗死的高保真有限元啮齿动物计算心脏模型，并通过仿真实验预测梗死区的胶原纤维跨膜方向对心脏功能的影响（见图3）。结果发现，收缩末期梗死区减少的及潜在的周向应变可用于推断梗死区的时变特性信息。这表明对局部被动和主动重构模式的详细描述可以补充和加强传统的左室解剖和功能测量。图3 代表性的啮齿动物心脏计算模型在心肌梗死后不同时间点的短轴和长轴截面显示收缩末期的周向、纵向和径向应变[18]上述研究表明，心脏疾病的发生和发展与心脏结构和功能的生物力学特征密切相关。任何影响心脏收缩和舒张过程的因素，都可能调控心脏的泵血功能和心脏负荷。这些因素可以影响心脏收缩的能力、心肌细胞的代谢和血流动力学参数，从而影响心脏的整体功能和疾病的进展。总之，通过深入研究这些生物力学特征，可以为心血管疾病的诊断和治疗提供重要的理论和实践基础。2 力学生物学在心血管细胞水平上的研究进展2.1 ECs水平上的研究进展细胞的凋亡、通讯和增殖异常等表型变化是心血管疾病的一个重要机制。通过力学生物学的方法，研究人员可以模拟不同的细胞应力环境，探索细胞生长和凋亡的调控机制，并研究细胞在受外界力学刺激作用下的反应。由于ECs直接暴露于血流中，因此ECs表型变化的力学生物学机制一直是心血管领域的研究热点之一。紊乱扰动的血流改变了ECs的形态和细胞骨架，调节了它们的细胞内生化信号和基因表达，从而导致血管ECs表型和功能的改变。在颈动脉结扎产生的动脉粥样硬化模型中，Quan等[24]研究发现，在人和小鼠动脉和ECs的振荡剪切应力暴露区，内皮MST1的磷酸化被明显抑制。该研究揭示，抑制MST1-Cx43轴是振荡剪切应力诱导的内皮功能障碍和动脉粥样硬化的一个基本驱动因素，为治疗动脉粥样硬化提供了一个新的治疗目标。另外一项研究从表观修饰角度探究了剪切应力对ECs功能的影响[20]。Qu等[20]研究显示，层流切应力通过增加内皮细胞CX40的表达而诱导TET1s的表达，从而保护血管内皮屏障，而TET1s过表达则可能是治疗振荡剪切应力诱导的动脉粥样硬化的关键步骤。另一方面，病理性基质硬度可使ECs 获得间充质特征[21]。动脉生成（arteriogenesis）在维持足够的组织血供方面起着关键作用，并且与动脉闭塞性疾病的良好预后相关，但涉及动脉生成的因素尚不完全清楚。Zhang等[22]研究发现，在动脉阻塞性疾病中，KANK4将 VEGFR2偶联到 TALIN-1，从而导致VEGFR2活化和EC增殖的增加。

近日，三思纵横作为组委会特邀嘉宾出席了重庆力学学会2016年学术年会，三思纵横重庆办事处经理贾阳武针对三思纵横在力学教学、科研及工程应用等领域的最新成果与参会嘉宾进行了深度交流，作出的三思纵横企业新技术报告，更是受到了参会人员的高度关注与赞赏。 本次学术年会由重庆力学学会主办，以“力学创新与学会改革”为主题，力学研究领域上百名专家学者、优秀企业代表出席此次会议，就重庆近年来在力学与工程应用领域的最新研究进展进行广泛的学术交流与探讨。 作为国内试验机行业的龙头企业，三思纵横是本次会议唯一赞助的试验机企业，也是唯一一个获得展位宣传的试验机生产厂商。重庆办事处经理贾阳武与重庆办事处销售工程师全程参与客户沟通工作，现场接待前来咨询的参会人员。三思纵横的电液伺服动态疲劳试验机、高温持久蠕变试验机、金属摆锤冲击试验机、电子万能试验机和电液伺服万能试验机等设备频繁被参会人员咨询和了解，特别是“风暴”系列新一代电子万能试验机及三电液伺服动态疲劳试验机更是引起了参会人员的极大兴趣。三思纵横自主研发的“风暴”系列新一代电子万能试验机及高端电液伺服动态疲劳试验机，具有国际一流的技术水准，一经推出就赢得了国内外众多客户的肯定和称赞，这在行业内是有目共睹的。 重庆力学学会2016年学术年会的顺利召开既加强了力学工作者之间的交流与合作，促进力学学科的发展，又有助于充分发挥力学对地方国民经济建设和社会发展的推动作用。三思纵横将一如既往为国内用户提供高质量和技术先进的试验设备，为促进重庆力学研究及中国力学学科的发展作出应有的贡献！