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合成石英毛細管這種材料在多種應用中具有非常重要的作用。毛細管的壽命通常都具有一定的重要性，但是已經開展過的調查極其有限。本文討論了最近在老化對抗拉強度影響方面的研究成果。 簡介 柔性石英毛細管的一個最重要的屬性就是超強的強度。在采用保護性耐磨涂層適宜處理并適當操作的情況下，認為該材料可以極好的保持強度。之前已經討論過初始抗拉強度和適當操作的概念(1)。事先預期了石英玻璃隨時間的退化，并且以疲勞測試的形式展示了在相關的光纖行業中對石英玻璃的機械可靠性所開展的大量研究(2)。然而，對于毛細管抗拉強度長期老化所產生的影響，幾乎沒有任何可用數據。最近，對具有 20 年歷史的材料進行了測試。本文討論了與最近生產的材料相比，老化的毛細管的抗拉強度測試結果。 實驗 此次研究中的老化石英毛細管于 1988 年和 1989 年生產，存放于白色發泡聚苯乙烯卷軸中，輪轂直徑為 8 英寸。盡管實際存儲條件未受控制，本研究中所用的全部產品都存放在原裝的密封聚合物包裝中。僅考慮了在管材中對于外部環境采用氣密密封的樣品。最近生產的材料直接取自新生產的管材庫存，在評估開始前方解除密封。抗拉強度測試在拉力試驗機上進行，型號為英斯特朗 3344 型 (Instron, Norwood, MA)。 老化樣品包含 3 種尺寸：0.10mm、0.32mm 和 0.53mm 內徑毛細管 (Polymicro Technologies, Phoenix, AZ)。根據卷軸輪轂的直徑，在老化過程中所施加的應力水平相應為 17 kpsi、21 kpsi 和 32 kpsi。為對照樣品所使用的相應尺寸的材料存放在相同的 8 英寸卷軸中，而老化期從未超過 4 周。 結果 抗拉強度測試的數據一般以威伯爾圖表的形式顯示(3)。 所有此類圖表的比較性顯示結果超出此次溝通的范圍。一種簡便但又可提供有效信息的比較方法是總結平均抗拉強度。按產品內徑所測試的所有樣品的平均值顯示在表 1 中。對于比較來說，其中包含比較樣品的值。 表 1：平均抗拉強度比較 (kpsi) 從數據中可以明顯看出，在 20 年的老化后，抗拉強度發生退化。但是，材料仍然保持了良好的強度，平均值高于 100 kpsi 的典型證明測試值。數據顯示該毛細管可能仍可通過標準的證明測試方法，但是斷裂比率可能上升。在根據這些研究結果來計算并比較典型的 6 英寸或 8 英寸氣相骨架的毛細管的施加應力水平時，從強度的視角來看，可以合理的推斷出該毛細管完全可以用于制造氣相層析管。 結論 聚酰亞胺涂層的石英毛細管是一種強度極高的材料。通過適當的操作和存放，大多數產品都可實現極長的壽命。 參考資料 (1) J. Macomber, LCGC Application Notebook, June 2009, p. 5 (2) B. Skutnick, T. Wei, Fiber Optics Reliability: Benign and Adverse Environments, SPIE Vol. 842 (1987), p. 41 (3) “Mechanical Stress & Fiber Strength,” The Book on the Technologies of Polymicro, 2005, p. 2.17 |
