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KES-G1SH 微力拉伸斷裂試驗機:讓“薄如蟬翼”的材料在桌面上完成力學認證
日本 KESKATO 加藤科學研究所 技術深度解析
一、引言:當材料厚度進入微米時代,傳統萬能機"看"不到力
紙張 12 µm、電池隔膜 9 µm、PI 柔性線路板 25 µm——這類超薄材料斷裂載荷常 < 5 N,伸長 < 2 mm。若用常規 10 kN 萬能機測試,傳感器分辨率不足 0.5 %FS,機架柔量 10 µm/kN,數據被"噪聲"淹沒。日本 KESKATO 加藤科學研究所將 60 年紡織微力評價經驗移植到薄膜領域,推出臺式 KES-G1SH:載荷下限 0.1 mN、位移分辨率 0.1 µm、機架柔量 ≤ 2 µm/kN,讓"微米-毫牛"級拉伸斷裂在桌面上完成標準化測試。
二、技術架構:微力-微位移-微樣品的"三微"設計
微力測量
應變片式雙梁傳感器,容量 9.8 N,0.1 mN 分辨率,年漂移 < 0.05 %FS
雙溫度補償橋路,消除實驗室溫度波動(0-50 °C)對零點影響
微位移驅動
伺服電機 + 研磨級滾珠絲杠,速度 0.1-100 mm/min,定位重復性 ±0.1 µm
1 kHz 閉環控制,可捕捉碳纖維 0.4 %瞬時應變突變
微樣品適配
夾持面寬 5/10/20 mm 快換式氣動夾,齒面鍍硬鉻 Rz ≤ 0.4 µm,防止超薄材料滑脫
夾持力 0.05-0.3 MPa 無級調整,避免隔膜類材料鉗口破裂
高剛度微變形機架
一體式鑄鐵底座 + 箱式橫梁,機架柔量 ≤ 2 µm/kN,保證微伸長測量真實
整機質量 18 kg,臺式 A4 底面積,無需地基
三、軟件與數據處理
KES-Graph V3.0(中日英三語)提供:
實時應力-應變曲線(1 kHz 采樣)
自動計算:Et(彈性模量)、σb(抗拉強度)、εb(斷裂伸長)、韌性面積
環向拉伸、定伸長循環、蠕變、應力松弛四種模板
CSV/Excel 一鍵導出,與 ERP/LIMS 對接
四、功能應用案例
電池隔膜 12 µm PE
條件:寬 15 mm,標距 50 mm,速度 10 mm/min
結果:σb = 165 MPa,εb = 135 %,Et = 1.2 GPa,CV < 3 %(n=10)
柔性 PI 電路板 25 µm
高溫 150 °C 測試:σb = 230 MPa,εb = 75 %,滿足回流焊制程
醫用透析紙 40 g/m2
濕態(相對濕度 85 %)測試:σb = 18 MPa,εb = 4.2 %,指導滅菌袋封口參數
五、校準與溯源
載荷:0.98 N / 4.9 N / 9.8 N 標準砝碼三點,可追溯 JCSS
位移:0.1 mm / 10 mm / 50 mm 塊規比對,線性度 ≥ 99.98 %
每日 30 s 空載自檢,自動修正零點漂移
六、環境附件(選配)
高溫型
:20-200 °C,氮氣吹掃,適合 PI、LCP 等熱制程材料
濕度型
:30-90 %RH 飽和鹽法,模擬紙張吸濕軟化曲線
水中/IPA 槽
:隔膜溶脹態原位拉伸,避免干燥假象
視頻同步
:×50-×500 顯微,記錄斷裂瞬間形貌
七、與 10 kN 萬能機對比
表格
復制
項目
10 kN 萬能機
KES-G1SH
最小載荷
1-5 N
0.1 mN
位移分辨率
1 µm
0.1 µm
機架柔量
10 µm/kN
2 µm/kN
樣品寬度
≥ 25 mm
5 mm
占地/重量
> 100 kg
18 kg 臺式
八、維護與可靠性
傳感器 10 年免標,同步帶 5000 h 更換
無潤滑油,潔凈室友好
每日 30 s 空載自檢,自動修正零點
九、結論
KES-G1SH 以「微力-微位移-微樣品」三位一體設計,將「微米-毫?!辜壚鞌嗔言u價濃縮到臺式一鍵操作:
0.1 mN 分辨率,滿足隔膜、碳纖等材料
0.1 µm 位移,真實捕捉低伸長脆斷
18 kg 臺式,無需地基,實驗室任意擺放
對于追求超薄、超輕、超柔的現代材料研發與品控,KES-G1SH 不僅是試驗機,更是「薄膜力學性能」的臺式標準與工藝優化引擎。
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日本 analyzer 便攜式多功能耐腐蝕型氧氣濃度計 EZY 系列
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