柔性材料作為可穿戴設(shè)備的常用材料，主要有PDMS 、PET 、聚氨酯、聚酰亞胺和水凝膠等，它們的相容性、彎曲性能和溫度穩(wěn)定性較好。柔性材料主要用于制作可拉伸的穿戴式設(shè)備，該類設(shè)備可以與皮膚牢固結(jié)合，盡可能地減少界面處產(chǎn)生的應(yīng)力，在正常的身體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的強(qiáng)烈壓力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)人體活動(dòng)和健康的監(jiān)測(cè)。
柔性材料的超輕重量，高流動(dòng)性，可伸縮性，低成本與其兼客性使得它可以集成許多其他組件，其中可伸縮提供的靈活性，不僅可以緩解彎曲引起的機(jī)械應(yīng)變，還可以緩解壓縮拉伸和扭轉(zhuǎn)等其他擾動(dòng)引起的機(jī)械應(yīng)變。本文簡(jiǎn)要介紹柔性材料常見(jiàn)的幾種力學(xué)測(cè)試。
◆ 拉伸蠕變
柔性材料的拉伸性和拉伸強(qiáng)度是其力學(xué)特性中的重要參數(shù)。拉伸性指材料在受到拉力作用時(shí)能夠承受的最大拉伸形變量，拉伸強(qiáng)度則是材料在拉伸過(guò)程中能夠承受的最大應(yīng)力。柔性材料拉伸過(guò)程中，形變非常大，可用視頻引申計(jì)觀察應(yīng)變或采用全應(yīng)變分析(DIC)，測(cè)量材料各個(gè)方向上的形變量。
柔性材料的力學(xué)特性中還包括其彈性，彈性指材料受到應(yīng)力后能夠恢復(fù)原狀的能力。這個(gè)特性使得柔性材料能夠在重復(fù)加載過(guò)程中保持穩(wěn)定，彈性測(cè)試通常為材料的蠕變測(cè)試。拉伸和蠕變測(cè)試，可參考材料測(cè)試對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，如塑料類GB/T1040.2等。
◆彎曲測(cè)試
柔性材料具有良好的彎曲性和柔韌性，可以在受到外力時(shí)保持形狀的改變。這一特性使得柔性材料能夠適應(yīng)多變的環(huán)境，并能夠在復(fù)雜的形變條件下保持穩(wěn)定。常見(jiàn)彎曲測(cè)試包括三點(diǎn)彎曲及四點(diǎn)彎曲，測(cè)試結(jié)果為彎曲應(yīng)力及模量等。
◆ 多信號(hào)測(cè)試
柔性材料應(yīng)用于可穿戴式設(shè)備或其他產(chǎn)品，關(guān)注材料變形同時(shí)，需關(guān)注環(huán)境溫度、感知電信號(hào)(壓力轉(zhuǎn)變)等參數(shù)。這需要材料測(cè)試儀器具備多信號(hào)集成功能，能夠?qū)崟r(shí)采集力值、溫度、相關(guān)電信號(hào)等模擬量，多維度曲線顯示及數(shù)據(jù)分析，為最終產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及使用提供數(shù)據(jù)支持。
◆疲勞測(cè)試
柔性材料及最終產(chǎn)品應(yīng)用于實(shí)際環(huán)境，材料服役期及產(chǎn)品壽命需要做出評(píng)估。疲勞測(cè)試是材料或產(chǎn)品的拉伸或彎曲的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，直至斷裂，通過(guò)設(shè)定S/N參數(shù)(形變量及運(yùn)動(dòng)頻率)，快速自動(dòng)完成測(cè)試，確認(rèn)最終的實(shí)效數(shù)據(jù)。 這個(gè)測(cè)試能夠評(píng)價(jià)柔性材料能夠在重復(fù)加載和釋放過(guò)程中保持穩(wěn)定的能力。
柔性材料具有可變形性，能夠彎曲、折疊、拉伸或變形以適應(yīng)不同的形狀或表面，因其性能優(yōu)異，通常比傳統(tǒng)材料更昂貴且更難處理，制作工藝更復(fù)雜，最終產(chǎn)品的可靠性(溫度、濕度、振動(dòng)等)測(cè)試面臨更多要求。相比較傳統(tǒng)材料，柔性材料更加智能和靈活，材料研發(fā)和產(chǎn)品化發(fā)展迅速，在醫(yī)療(人造皮膚)、電子產(chǎn)品、機(jī)器人技術(shù)和航天航空等多個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。
