对大多数人来说，塑料似乎都是一样的，但对工程师来说，塑料有家族，有表亲材料，还有其他材料，就像猫和狗一样不同。当然，我们的客户希望我们担心这些细节，作为书呆子，材料之间的微小差异是魅力的来源。
但即使是我们中间最书呆子的人也不会记住所有的物质属性许多类型的塑料(如果你有，那么你可能需要多出去走走)，并不是每个需要为设计挑选材料的人都有技术背景。随着新材料的不断发布，我们需要一种方法来查看关键的材料属性:这是材料数据表变得无价的地方。那么，你如何解读这些有价值的参考，并为你的设计选择合适的材料呢?
拉伸性能
抗拉强度是材料中最常见的强度测量方法，也是你生活中书呆子们最有可能记住的数字，由于这个原因，它出现在大多数数据表的顶部。对于年长的工程师，比如我们所有的教授，任何材料强度的研究都集中在拉伸测试上，因为它提供了所有有用的信息，特别是在观察金属性能方面。随着聚合物在设计中占据主导地位，我们需要执行其他测试，以获得塑料材料的相同深度信息，但这仍然是决定一种材料是否适合您的应用的最佳起点。
抗拉强度测试很简单:将一小块材料夹在液压机上的两个夹子之间，其中一个夹子会拉住材料，直到它断裂。从这个简单的测试中，我们可以找到极限抗拉强度(uts——材料断裂时承受的应力)、屈服时的抗拉强度(材料开始永久变形前所能承受的应力)、弹性模量(也被称为杨氏模量，意思是它在应力下变形的程度)，以及屈服时的伸长率(基本上是指它在断裂前拉伸的程度)。
哦,不!我们在这里都能听到呵欠声。这些术语是什么意思?为什么要关心这些?
在他们的直接形式中，他们为您提供了一种轻松比较材料之间的力量的方法。例如：ABS是一种很好的强塑料，其UTS为40 MPa。钢是一种很好的坚固的金属，其UTS为400mpa。在相同尺寸下，wow钢的强度是ABS的十倍。我不知道。(见!我不是那讨厌的！）现在，这并不意味着你应该放弃钢塑料，但它确实意味着相同的力量的部分需要更厚。
同样，弹性模量让我们一眼就能知道材料的“弹性”有多强，是非常硬(钢的YM约为200 GPa)还是非常灵活(ABS约为2 GPa)，在屈服(或有时在断裂)延伸率将给你一个想法，在它成为一个问题之前，你可以拉多远的材料(这里钢和ABS比较好，每个20-30%，取决于具体的材料)。看到了吗?有用的。你绝对应该留个书呆子来解释这些东西。
弯曲性能
弯曲性质类似于拉伸性能，并且在许多材料中可以从相同的测量值近似。However, for accuracy, especially in plastics, it’s best to perform a three-point flexural strength test, where a bar of the material is placed across two supports, with a hydraulic head pressing in the center, which gives us flexural strength and flexural modulus, which in homogenous materials are the same as the tensile strength and modulus, but…wait, wait, come back!
让我们打破一下。基本上，如果材料完全相同，大多数钢的方式，那么弯曲测试将为您提供与拉伸试验相同的数字。但塑料在整个横截面上几乎没有相同 - 因为注塑，材料将形成一个材料的表皮，不匹配的其他材料。
虽然这可能偶尔是一件坏事，但在某些情况下它真的起作用，真的很好，就像在刚性结构泡沫的情况一样：部分的内部是超级轻质（泡沫状），而外部皮肤是坚固的塑料（皮肤），这导致轻质，僵硬的部件。这种材料特性允许建造梯子，播放设备和手推车，既便宜又轻巧。
但你应该小心，因为这些特性也可能对你不利，比如当材料表面粗糙度或表面缺陷导致弯曲强度比拉伸强度低得多时。这种情况可能发生在相当多的印刷材料上，比如那些用SLS或FDM打印的材料。记住，当使用这些材料进行原型设计时，在设计可弯曲的部件时应该注意。
冲击性能
Many of us think ourselves to be Titanic experts (or at least, Leonardo DiCaprio experts), but here’s a lesser-known fact: If the Titanic had been hit by similar impact of a rock in the tropics instead of an iceberg in the Arctic, it may not have sunk. Why? Impact strength.
钢的强度非常高(参见上面的拉伸数值)，但在低温下，它会变得非常脆，所以在温暖的天气里，力会从钢板上弹回来，或者在最坏的情况下，会使它凹下去，将导致一艘远洋客轮在更低的温度下沉没(并在86年后给数百万少女带来一生中最美好的电影体验)。幸运的是，在我们的设计中使用材料之前，我们已经更加小心地测量了它们的冲击强度。
这个测试和其他机械测试一样，非常简单:样品被固定在一个沉重的摆臂下的夹子里，摆臂抬起，然后摆臂向下摆动，把样品打碎。(不仅有教育意义，而且很有趣。)
测试是在有缺口或没有缺口的样品上进行的。取得测试是一个现实的冲击强度的指标可能会有一些缺陷在产品的表面(iPhone案件被扔进口袋里有钥匙,和缺陷必然结果),而一个无刻痕的测试更有利于材料的情况下将在要求的环境。
无论哪种情况，塑料的冲击特性都特别有趣，因为我们经常想知道的不一定是某物有多强，而是它在事故或从桌子上掉下来时如何支撑。(或者阳台，正如我对女朋友发誓的那样，那是个意外。顺便说一句，不管是不是硬壳，从三层楼摔下来后，iPhone都不好用。男朋友,要小心)。以两种常见的透明塑料为例:聚碳酸酯和丙烯酸．它们都有相似的抗拉强度(约40mpa)，但聚碳酸酯可以承受高达40倍的冲击。亚克力也许可以制作非常好的透明镜片，但哪种更适合做安全眼镜还是很清楚的。
热性能
同样地，你也要担心材料在冷的时候会变脆，或者在加载时突然而不是逐渐地折断，对于某些应用，你还需要考虑在非常热的时候会发生什么。你知道我的意思，如果你和你的父母购物后回到车里，发现车融化了你最喜欢的芭比娃娃。
虽然这对金属来说不是一个大问题，但塑料的特性决定了在大多数情况下，当它们变热时，它们会变软。幸运的是，在材料数据表的热特性部分，你会发现一些关于热偏转温度的注释，有时是玻璃转变温度。
热偏转是简单的：测试将在什么温度下显示材料开始在哪些压力下偏转的温度。找到一个类似于您在设计中所需的压力的压力，然后检查以确保偏转发生的温度远远超出计划使用。简单。
玻璃过渡有点复杂，只适用于无定形材料：没有结晶结构的材料（例如聚碳酸酯和聚苯乙烯，而不是晶体聚合物尼龙和聚丙烯）。基本上，当无定形材料变暖时，它易于粗糙，并且发生在玻璃化转变温度下。
有两个原因需要注意:你不想让你的橡胶部分变脆，你也不想让你的硬部分变脆。例如，如果轮胎橡胶的温度远低于零下100华氏度，你就得担心它会被打碎;如果ABS被加热到220华氏度以上，它就会开始表现得像个傻瓜(除了跳舞)。说到橡胶材料……
硬度
尽管从化学工程师的角度来看，弹性体(橡胶)和塑料聚合物本质上是一样的，但每个人都知道，在实际操作层面上，它们是不一样的，我们从对奶嘴产生兴趣的时候就知道了这一点。尽管拉伸(记住断裂伸长率/屈服率)和弹性模量有很大的不同，但对大多数人来说，分类上的最大差异归结为硬度．
幸运的是，材料的硬度测试很简单，用一个小的球头或锥头杆以特定的力压入材料。如果它勉强压入材料，则硬度值较高;如果压得远，硬度值就低。不幸的是，因为我们必须测量从橡皮筋到钻石的各种物体的硬度，我们用来测量硬度的标尺一点也不简单，有两个常用的标尺(罗克韦尔和肖尔)，每个都有几个子类别，还有一些不常用的标尺(维氏、利布和布氏、从现在开始，我们将完全忽略它)。
罗克韦尔是用来测量硬物质的标尺，从硬塑料(如尼龙和聚碳酸酯)到宝石。对于塑料，最常见的刻度是罗克韦尔E、罗克韦尔R和罗克韦尔M;聚碳酸酯的洛氏硬度约为70M。
在测量软的东西,比如橡胶和软塑料,我们使用岸边规模(也有许多字母后的混乱),我们通常使用岸边规模(非常软橡胶乐队是海岸20和汽车轮胎海岸60)或岸边D量表(公司艰难的安全帽是海岸D 80)。
一个真正的书呆子会想要深入研究不同刻度的历史细节以及如何使用Shore OO刻度，如果你是这样的人，那么你真的应该找到另一个来源。或者另一个爱好。对于其他人，请查看我们关于软材料和弹性体原型的文章，以及我们的免费下载表格，其中显示了不同材料在Shore A和Shore D刻度上的硬度。
物料数据表的限制
与每一种技术数据一样，材料数据表也有其局限性。您通常会找到上面列出的所有信息，并通常会找到额外的信息(如密度)，但有些信息总是需要进一步挖掘。
例如，当您设计食品时，您需要查看FDA指南，并查看制造商的信息，以及计划的材料是否是食品安全的。此外，您还需要材料安全数据表（MSDS）来查看健康危险。同样，如果材料将与其他材料接触，则需要了解属性如何改变;例如，对某些粘合剂引起丙烯酸和聚碳酸酯的脆裂裂化是非常常见的。材料数据表是选择材料的一个很好的起点，但旅程不应该在那里 - 保持挖掘，直到你对你的材料选择充满信心。
为您的设计使用材料数据表
材料数据表概览提供了惊人的信息，而是与所有类型的工程知识一样，它需要背景知识，以解释该数据和良好工程师来评估属性并选择合适的材料设计。
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