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KES-G1SH 微力拉伸断裂试验机：让“薄如蝉翼”的材料在桌面上完成力学认证
日本 KESKATO 加藤科学研究所 技术深度解析
一、引言：当材料厚度进入微米时代，传统万能机"看"不到力
纸张 12 µm、电池隔膜 9 µm、PI 柔性线路板 25 µm——这类超薄材料断裂载荷常 < 5 N，伸长 < 2 mm。若用常规 10 kN 万能机测试，传感器分辨率不足 0.5 %FS，机架柔量 10 µm/kN，数据被"噪声"淹没。日本 KESKATO 加藤科学研究所将 60 年纺织微力评价经验移植到薄膜领域，推出台式 KES-G1SH：载荷下限 0.1 mN、位移分辨率 0.1 µm、机架柔量 ≤ 2 µm/kN，让"微米-毫牛"级拉伸断裂在桌面上完成标准化测试。
二、技术架构：微力-微位移-微样品的"叁微"设计
- 微力测量
- 应变片式双梁传感器，容量 9.8 N，0.1 mN 分辨率，年漂移 < 0.05 %FS
- 双温度补偿桥路，消除实验室温度波动（0-50 °C）对零点影响
- 微位移驱动
- 伺服电机 + 研磨级滚珠丝杠，速度 0.1-100 mm/min，定位重复性 ±0.1 µm
- 1 kHz 闭环控制，可捕捉碳纤维 0.4 %瞬时应变突变
- 微样品适配
- 夹持面宽 5/10/20 mm 快换式气动夹，齿面镀硬铬 Rz ≤ 0.4 µm，防止超薄材料滑脱
- 夹持力 0.05-0.3 MPa 无级调整，避免隔膜类材料钳口破裂
- 高刚度微变形机架
- 一体式铸铁底座 + 箱式横梁，机架柔量 ≤ 2 µm/kN，保证微伸长测量真实
- 整机质量 18 kg，台式 A4 底面积，无需地基
叁、软件与数据处理
KES-Graph V3.0（中日英三语）提供：
- 实时应力-应变曲线（1 kHz 采样）
- 自动计算：贰迟（弹性模量）、σ产（抗拉强度）、ε产（断裂伸长）、韧性面积
- 环向拉伸、定伸长循环、蠕变、应力松弛四种模板
- CSV/Excel 一键导出，与 ERP/LIMS 对接
四、功能应用案例
- 电池隔膜 12 µm PE
- 条件：宽 15 mm，标距 50 mm，速度 10 mm/min
- 结果：σb = 165 MPa，εb = 135 %，Et = 1.2 GPa，CV < 3 %（n=10）
- 柔性 PI 电路板 25 µm
- 高温 150 °C 测试：σb = 230 MPa，εb = 75 %，满足回流焊制程
- 医用透析纸 40 g/m?
- 湿态（相对湿度 85 %）测试：σb = 18 MPa，εb = 4.2 %，指导灭菌袋封口参数
五、校准与溯源
- 载荷：0.98 N / 4.9 N / 9.8 N 标准砝码三点，可追溯 JCSS
- 位移：0.1 mm / 10 mm / 50 mm 块规比对，线性度 ≥ 99.98 %
- 每日 30 s 空载自检，自动修正零点漂移
六、环境附件（选配）
- 高温型：20-200 °C，氮气吹扫，适合 PI、LCP 等热制程材料
- 湿度型：30-90 %RH 饱和盐法，模拟纸张吸湿软化曲线
- 水中/IPA 槽：隔膜溶胀态原位拉伸，避免干燥假象
- 视频同步：×50-×500 显微，记录断裂瞬间形貌
七、与 10 kN 万能机对比
| 项目 | 10 kN 万能机 | KES-G1SH |
|---|---|---|
| 最小载荷 | 1-5 N | 0.1 mN |
| 位移分辨率 | 1 µm | 0.1 µm |
| 机架柔量 | 10 µm/kN | 2 µm/kN |
| 样品宽度 | ≥ 25 mm | 5 mm |
| 占地/重量 | > 100 kg | 18 kg 台式 |
八、维护与可靠性
- 传感器 10 年免标，同步带 5000 h 更换
- 无润滑油，洁净室友好
- 每日 30 s 空载自检，自动修正零点
九、结论
KES-G1SH 以「微力-微位移-微样品」三位一体设计，将「微米-毫牛」级拉伸断裂评价浓缩到台式一键操作：
- 0.1 mN 分辨率，满足隔膜、碳纤等材料
- 0.1 µm 位移，真实捕捉低伸长脆断
- 18 kg 台式，无需地基，实验室任意摆放
对于追求超薄、超轻、超柔的现代材料研发与品控，KES-G1SH 不仅是试验机，更是「薄膜力学性能」的台式标准与工艺优化引擎。
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