當我們被問到我們的力學(xué)測試儀是否具有評估單纖維人發(fā)力學(xué)性能的能力時，我們對此進行了評估。 在我們的實驗室 中，這項工作困難的部分是開發(fā)合適的夾持夾具，以將頭發(fā)輕松安裝到測試儀上，以執(zhí)行拉伸和扭 轉(zhuǎn)測試。經(jīng)過幾次嘗試，發(fā)現(xiàn)直接，可重復(fù)的安裝方法是基于使用一對現(xiàn)成的注射器針尖。在工作臺上，將毛發(fā)纖維穿入彼此面對的兩個針頭，并以預(yù)定的標尺間隙隔開。將一滴氰基丙烯 酸酯膠滴到每個針的塑料腔中，以將頭發(fā)固定到位。 在Mach-1?上安裝了兩個具有與普通注射器相同的錐形形狀的針尖支架。 這兩個支架在17N多軸測力傳感器下的測試腔室中心彼此相對固 定。 然后將雙針毛發(fā)組件牢固地插入固定器上。 將載荷歸零后，考慮到垂直移動臺的相對位置，使用Mach-1 Motion的“確定接觸”功能測量（未 施加負載時）頭發(fā)伸展時的初始長度。 在彈性區(qū)域中以0.5、1和2 Hz頻率施加正弦形變形30 個循環(huán)。根據(jù)MA056-SOP04-D進行動態(tài)力學(xué)測試分析，以提取復(fù)雜的拉伸存儲和損耗模量分量。動態(tài)測試顯示相位幅度隨頻率增加而增加。 該結(jié)果是預(yù)期的，并解釋了塑性變形（損耗模量）隨 頻率增加而增加。

在拉伸載荷啟動到斷裂過程中也測量和計算了拉伸模量和極限抗拉強度——拉伸測試輸出至破壞 （Mach-1分析軟件）。 發(fā)現(xiàn)結(jié)果符合文獻（Lee，2012）：930 MPa ultimate tensile strength, 6.5 GPa elastic modulus。使用旋轉(zhuǎn)臺對頭發(fā)施加扭力直至斷裂發(fā)生，完成了其它測試。對于兩個樣 本，斷裂前結(jié)果分別為175和179轉(zhuǎn)。帶有10倍鏡頭的攝像機饋入用于實時可視化纖維的扭轉(zhuǎn)情 況。 甚至在斷裂后仍保留頭發(fā)的塑性扭轉(zhuǎn)，可在顯微鏡下看到（使用20x顯微鏡的扭轉(zhuǎn)后照片）。 在扭轉(zhuǎn)過程中，繞Z軸產(chǎn)生的扭矩太低，無法用17N多軸測力傳感器測量。但是，由扭轉(zhuǎn)引起的頭 發(fā)的垂直收縮會產(chǎn)生垂直收縮力，該收縮力由測力傳感器的Fz通道測量。 假定通過對該測試配置 進行適當?shù)睦碚摻＃撦S向載荷可用于間接測量頭發(fā)的扭轉(zhuǎn)剪切強度。 文獻中還提出了量化纖維扭轉(zhuǎn)特性的不同間接方法。 例如，通過使初始標距與斷裂前的轉(zhuǎn)數(shù)相關(guān) 聯(lián)，可以獲得斷裂角的理論值。 通過基本分析，發(fā)現(xiàn)斷裂角在26至33°之間。