Characterization of tensile and relaxation properties of sodium alginate films

Aljinat filmlerin mekanik davranışı farklı uygulamalarında önemli roller oynar, bu nedenle mekanik özelliklerinin iyi anlaşılması ve açıklanması gereklidir. Bu çalışmada, gerilme testlerinde aljinat filmlerin gerilim-gerinim ve gevşeme davranışı incelenmiştir. İlk kısımda farklı gliserol ve kalsiyum konsantrasyonlarına sahip alginat filmleri üzerinde çekme testleri yapıldı. Çekme testi için, numunelere, kırılma noktasına kadar sabit hız ile gerilim uygulanmıştır. Her film bileşimi için elastik modül, nihai gerilim ve gerilme mukavemeti değerleri elde edilmiştir. Deneyler, 24°C'de gerçekleştirilmiştir. Kalsiyum ve gliserolün elastik modülü, gerilme mukavemetini ve nihai gerilmeyi önemli ölçüde etkilediği bulunmuştur. Elde edilen en yüksek mukavemet ve gerinim değerleri hem kalsiyum hem de gliserol konsantrasyonları orta yoğunlukta olduğunda gözlemlenmiş ve sonuç olarak her iki parametre için de bir doyma noktası görülmüştür. Ikinci kısımda gevşeme testlerinde artan gliserolün viskoelastik etkisi incelendi. Gevşeme testleri için, numuneler ani yer değiştirmeye tabi tutuldu ve ortaya çıkan stres, gevşeme işlemi sırasında 9 saat boyunca izlendi. Deneyler nemin etksinin incelenmesi için iki farklı bağıl nemde, %38∓1 ve %51∓1 gerçekleştirildi. Artan gliserol veya artan bağıl nemin normalize gerilmeyi ve gevşeme modülünü azalttığı bulundu. Gliserolün etkisinin, nemdeki artışla güçlendiği gözlemlendi. Gevşeme davranışı, üç farklı model kullanılarak modellendi. Bunlar, 1-üç Maxwell elemanlı model 2- iki Maxwell elemanı ve izole tek yaylı model, 3- Kohlrausch-Williams-Watts çekilmiş üstel fonksiyonu ve izole tek yay içeren model. Sonlu eleman modelleme ve görüntü işleme ile gerilim ve uçtan uca yer değişimleri arasındaki bağlantı hesaplandı. Bu amaçla, 61970 serbestlik derecesine sahip 9319 tetrahedral elemanlı bir model oluşturuldu. Deney sırasında verilen yer değiştirme sınır koşulu olarak kabul edildi ve karşılık gelen gerilme hesaplandı. Sonlu eleman yöntemi ile hesaplanan gerilimler görüntü işleme kullanılarak, tek parçacık izleme (SPT) yönteminin modifiye edilmiş bir versiyonu ile doğrulandı. Yüzeydeki pürüzlerin yörüngeleri, deney sırasında elde edilen ardışık resimlerden izlendi ve düzlem içi gerilim, yörüngelerinin ortalama yer değiştirmesiyle hesaplandı.