氣凝膠作為一種具有極低表觀密度、高孔隙率和高比表面積的材料，具備了許多優(yōu)異的性能，例如出色的阻隔性能、極低的熱導(dǎo)率以及高吸附、催化和負載能力等。這些獨特的特點使得氣凝膠在各個領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景，如隔熱保溫材料、阻燃材料、隔音材料、高效吸附材料、催化劑載體材料、光學(xué)器件和電極能源材料等。

然而，要評估氣凝膠材料的性能，壓縮回彈性和壓縮穩(wěn)定性是重要的參數(shù)。為此，電子萬能試驗機循環(huán)壓縮試驗成為了一種常用的方法。通過循環(huán)壓縮試驗，我們可以了解氣凝膠在受力下的變形行為以及其在多次壓縮過程中的恢復(fù)能力。為這對于研究和改進相關(guān)材料具有重要的意義。本文科準測控的小編將介紹氣凝膠循環(huán)壓縮試驗的原理和方法，并探討其在評估氣凝膠材料性能方面的應(yīng)用。

一、什么是氣凝膠？

氣凝膠是一種納米級多孔固態(tài)材料，通過溶膠凝膠法制備。它具有極低密度，是世界上最輕的固體之一。最輕的氣凝膠是全碳氣凝膠，密度僅為空氣密度的1/6。氣凝膠的骨架在納米尺度，使其在光學(xué)上散射較小，呈現(xiàn)出"凍住的煙"的效果。氣凝膠具有廣泛的應(yīng)用，如超級隔熱材料、電極材料和污染治理。

二、測試相關(guān)標準

壓縮測試：衡量氣凝膠的抗壓性能和變形特性。常用的測試方法有壓縮應(yīng)力-應(yīng)變測試和壓縮彈性模量測試。相關(guān)標準有 ASTM D1621 和 ISO 3386。

拉伸測試：評估氣凝膠的抗拉強度和伸長性能。常用的測試方法有拉伸應(yīng)力-應(yīng)變測試和拉伸模量測試。相關(guān)標準有 ASTM D638 和 ISO 527。

彎曲測試：測量氣凝膠的彎曲強度和彎曲模量。常用的測試方法有三點彎曲測試和四點彎曲測試。相關(guān)標準有ASTM D790 和 ISO 178。

硬度測試：衡量氣凝膠的表面硬度或壓痕硬度。常用的測試方法有巴氏硬度測試和洛氏硬度測試。相關(guān)標準有ASTM D2240 和 ISO 868。

三、測試設(shè)備

1、電子萬能試驗機

可做氣凝膠疲勞試驗測定、氣凝膠彈性模量測試、氣凝膠恒壓-蠕變測定、氣凝膠應(yīng)力松弛測試等等

2、壓縮夾具

3、試驗條件

試驗溫度:室溫20°C左右

載荷傳感器: 100N (0.5 級)

試驗夾具:壓縮夾具(直徑100 mm壓盤)

試驗速率: 0.5 mm/min

測試時長: 11小時

四、測試流程

1、試樣的制備

a試樣為已制備完成的氣凝膠圓柱形壓縮試樣，直徑為25mm，高度為20mm。無需后續(xù)處理。

b、夾具選用標準壓縮壓盤夾具，直徑為100mm,將氣凝膠試樣放置在壓盤中間，隨后開始測試。

2、操作步驟

a、準備工作：

確保實驗室環(huán)境溫度為室溫（約20°C）。

安裝并連接好電子萬能試驗機，并校準載荷傳感器為100N（0.5級）。

準備好壓縮夾具，確保壓盤直徑為100mm。

b、設(shè)置預(yù)加載力：

將預(yù)加載力設(shè)定為0.005N，以確保壓盤與試樣充分接觸。

確保預(yù)加載力穩(wěn)定，并保持此狀態(tài)進入下一步。

c、開始試驗：

將加載速度設(shè)定為0.5mm/min。

啟動電子萬能試驗機，開始進行試驗。

將試樣壓縮到80%應(yīng)變，即位移16mm。

監(jiān)控試驗過程中的載荷和位移。

d、恢復(fù)到初始位置：

撤銷加載，使試樣恢復(fù)到初始位置。

確保試樣完全恢復(fù)并穩(wěn)定。

e、循環(huán)10次：

重復(fù)步驟3和步驟4，共進行10次循環(huán)壓縮。

在每次壓縮到80%應(yīng)變時，記錄下此時的應(yīng)力值和載荷值。

繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

f、分析結(jié)果：

根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)和繪制的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，評估氣凝膠試樣在循環(huán)壓縮過程中的應(yīng)力變化和性能穩(wěn)定性。

分析應(yīng)力-應(yīng)變曲線的趨勢、峰值和穩(wěn)定性等指標，以評估氣凝膠的性能。

3、結(jié)果與結(jié)論

循環(huán)壓縮試驗結(jié)果

根據(jù)圖表數(shù)據(jù)，測試軟件能夠提供循環(huán)壓縮測試的載荷-時間曲線。通過觀察曲線和數(shù)據(jù)，我們可以了解每次循環(huán)中極限應(yīng)變下的應(yīng)力和載荷情況。隨著循環(huán)次數(shù)的增加，衰減幅度逐漸降低，這證明了氣凝膠試樣具有良好的壓縮回彈性和穩(wěn)定性。這些結(jié)果對于評估氣凝膠材料的力學(xué)性能以及其在實際應(yīng)用中的可行性非常重要。

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審核編輯 黃宇