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為何生物材料在雙軸拉伸測試中如此重要？你不知道的背後故事！
在材料科學和固體力學領域，雙軸拉伸測試已成為平面材料機械性質表徵的一種多用途技術。這種測試同時沿著兩個相互垂直的方向對材料樣品施加應力，使其成為一種更全面的測試方法。作為測試材料，金屬片、矽橡膠彈性體、複合材料、薄膜、紡織物及生物軟組織等都是其主要對象。
雙軸拉伸測試的目的
雙軸拉伸測試可以有效評估不可壓縮各向同性材料的機械性質，且所需樣本數量相較於單軸拉伸測試更少。生物材料通常擁有定向的微結構，因此這項測試尤其適用於這類材料的機械性質研究。特別是當測試的目的是分析材料的彈性後行為，則單軸測試往往無法提供足夠的信息。
雙軸拉伸測試在材料學中展現出無可比擬的重要性，特別是在尋求理解應對不同載荷下材料行為的能力時。
測試設備
通常，雙軸拉伸機由電動驅動裝置、兩個負載傳感器和夾具系統組成。
電動驅動裝置
此裝置能夠在材料樣品上施加一定的位移。若只使用一個電動驅動裝置，則兩個方向的位移相同，使得只允許均勻雙軸應力狀態的形成。
負載傳感器
兩個負載傳感器設置於兩個正交方向上，用以測量樣品所承受的垂直反應力。測試可以在負載控制或位移控制的情況下進行。
夾具系統
夾具系統的設計必須仔細考慮，以確保應力的應用和分佈達到理想狀態。夾具的設計會影響到負載的傳遞效能，並應遵循聖維南原則。
樣本形狀
雙軸拉伸測試的成功在很大程度上依賴於樣本的形狀。目前最常用的幾何形狀包括方形和十字形樣本。對於纖維材料或纖維增強複合材料，纖維必須與載荷方向對齊，以降低剪切應力和避免樣品旋轉。
確保樣本在雙軸拉伸測試中的適當形狀，對於獲取可靠結果至關重要。
方法說明
單軸應力測試通常用於測量材料的機械性能，但許多材料在施加不同的載荷應力時表現出不同的行為。因此，雙軸拉伸測試是一種前景廣闊的測量方法。小型沖壓試驗和膨脹測試是應用雙軸拉伸狀態的兩種方法。
小型沖壓試驗 (SPT)
小型沖壓試驗是一種微創的現場技術，最早於1980年代開發，用於探究核材料的局部退化。這是一種小體積的測試方法，所需材料極小，避免對現役部件造成顯著影響。
液壓膨脹測試 (HBT)
液壓膨脹測試用於確定薄材料的機械性質。該方法能更好地描述薄膜在較大應變下的塑性特性，特別是在壓製成型過程中，因為這些過程一般會導致較大的應變。
氣體膨脹測試 (GBT)
氣體膨脹測試與液壓膨脹測試類似，不同的是它利用高壓氣體來對薄膜樣本施加背壓。這使得它在研究疲勞、低溫及高溫機械性質方面顯得格外有用。
結論
雙軸拉伸測試不僅能夠評估生物材料及其他材料的機械性質，還能提供其在實際應用中的行為模型。隨著技術的進步和需求的上升，鞏固雙軸拉伸測試的標準和方法顯得尤為重要。我們不禁要思考，未來這項技術將如何繼續改變材料科學的面貌?
