一种通过应力率测量来表征粘弹性的新型负载控制测试方法-02

我们提出了一种新的测试方法，称为sigma-dot方法，它是对epsilon-dot方法的补充。 ?????是基于不同恒定负载率下的测量结果，并且可以使用标准的力控制系统（例如液压测试机）或集成了力控制的机械测试系统的生物反应器，对生物材料和***进行粘弹性表征。

此类设备尤其适用于在细胞培养过程中对含细胞的水凝胶和粪便进行原位或在线机械表征。它们主要基于压力控制系统，例如活塞[23]或液压或真空泵（Flexcell○R FX-6000T）和压力调节器（Flexcell○R FX-5000C ，MechanoCulture TR）。位移可以通过多种策略来监控，包括激光传感器，超声成像或线性可变位移传感器（LVDT）。在商用系统中，MechanoCulture TR（MCTR）生物反应器（加拿大CellScale）允许在细胞培养过程中进行机械刺激和测量构建体的变形。它由9孔组成，每口井都有一个脚手架（或多孔结构），顶部有一个不锈钢梭子。培养板上覆盖着一层薄薄的柔性膜，并在每个穿梭管上方的磁体上放置了磁铁。当对井上方的空间进行加压时，膜会以已知的气体变形并压缩样品，同时使用霍尔效应传感器监控位移（图1）。由于磁铁固定在航天飞机上，因此压缩样品时，磁铁相对于霍尔效应传感器的距离，以及从传感器探测到的磁场，都会改变位移的“函数”。空气压力由压力调节器（大500 kPa）控制，其允许的操作范围为大约1–100N。

粘弹性材料

粘弹性材料通常用集集参数模型来描述，的是那些由线性或平行组合组成的弹簧和仪表盘组成，描述线性弹。在许多情况下，集中的参数模型可以反映材料组成：弹簧与固体网络弹性有关，而仪表盘则与液体成分或界面粘度有关。例如，在骨的情况下，粘度可以来自由于晶体簇之间的水层薄引起的水基磷灰石晶体的相对滑动，或者在聚合物材料的情况下，到链纠缠的滑动。

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用于表征材料粘弹性特性的方法包括蠕变和应力松弛(SR)试验，分别基于应用应力或应变的步骤输入以及测量随时间变化的合成应变或应力响应。承受恒定应变步骤输入（??0）的理想弹性材料瞬间响应恒定应力（??0），直到去除应变输入。相反，粘弹性材料在响应于恒定的应变输入时显示出应力松弛，即应力在保持恒定的应变水平的同时随着时间的推移而减小。类似地，在蠕变试验中，弹性材料立即以恒定的变形水平??0响应，直到应力步骤输入被去除，而粘弹性材料在一定时间后达到“平衡”变形??∞。除了蠕变和应力松弛，动态力学。