[發明專利]集成梳狀靜電預加載的微納材料力學性能檢測結構

有效

• 申請號: 201310718672.1
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103808565A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 方華軍;許軍;王敬;葉璇;李喜德;梁仁榮
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/20;G01L5/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

1.一種集成梳狀靜電預加載的微納材料力學性能檢測結構，其特征在于，包括：后屈曲式微力檢測結構和集成梳狀靜電式預加載結構,所述后屈曲式微力檢測結構與所述集成梳狀靜電式預加載結構相連，其中，

所述集成梳狀靜電式預加載結構被構造為在其內部成對的集成梳狀結構上加載電壓后能夠利用靜電作用力引發變形以實施預加載；

所述后屈曲式微力檢測結構被構造為當所述集成梳狀靜電式預加載結構未實施預加載時，所述后屈曲式微力檢測結構處于自然的無加載狀態，當集成梳狀靜電式預加載結構實施預加載時，所述后屈曲式微力檢測結構被軸向壓縮，處于預加載屈曲平衡狀態，然后所述后屈曲式微力檢測結構受到試件的軸向微力作用，所述預加載屈曲平衡狀態發生改變，使所述后屈曲式微力檢測結構發生放大的橫向結構變化，從而實現微力檢測。

2.根據權利要求1所述的集成梳狀靜電預加載的微納材料力學性能檢測結構，其特征在于，所述后屈曲式微力檢測結構為平面型軸對稱結構，具體包括：

懸浮的微力檢測中心桿與微力感測塊，所述微力檢測中心桿位于對稱軸線上，所述微力檢測中心桿的一端與試件相連，另一端與所述微力感測塊的中點相連，微力檢測中心桿與所述微力感測塊呈T型連接；

懸浮的第一柔性壓桿、第二柔性壓桿、第三柔性壓桿和第四柔性壓桿，所述第一柔性壓桿、第二柔性壓桿、第三柔性壓桿和第四柔性壓桿的材料相同、長度相等、均與所述對稱軸平行，所述第一柔性壓桿、第二柔性壓桿關于所述對稱軸對稱，所述第三柔性壓桿、第四柔性壓桿關于所述對稱軸對稱，其中，所述第一柔性壓桿的一端和所述第二柔性壓桿的一端與所述微力感測塊的一側相連，所述第三柔性壓桿的一端和所述第四柔性壓桿的一端與所述微力感測塊的另一側相連，所述第一柔性壓桿的另一端與第一固定塊相連以固定，所述第二柔性壓桿的另一端與第二固定塊相連以固定；

懸浮的可動預加載橫梁，所述可動預加載橫梁的一側與所述第三柔性壓桿的另一端和所述第四柔性壓桿的另一端相連，所述可動預加載橫梁的另一側與所述集成梳狀靜電式預加載結構相連。

3.根據權利要求1或2所述的集成梳狀靜電預加載的微納材料力學性能檢測結構，其特征在于，所述第一柔性壓桿、第二柔性壓桿、第三柔性壓桿和第四柔性壓桿的長寬比大于100。

4.根據權利要求1-3任一項所述的集成梳狀靜電預加載的微納材料力學性能檢測結構，其特征在于，所述第一柔性壓桿、第二柔性壓桿、第三柔性壓桿和第四柔性壓桿被構造成在受到壓力時朝著兩側方向凸出變形。

5.根據權利要求1-4任一項所述的集成梳狀靜電預加載的微納材料力學性能檢測結構，其特征在于，所述電熱式屈曲預加載結構中包括與所述后屈曲式微力檢測結構相連的懸浮的集成梳狀靜電結構，所述懸浮的集成靜電靜電結構因加電壓產生靜電相互作用力而發生形變，推動所述可動預加載橫梁，所述第一柔性壓桿、第二柔性壓桿、第三柔性壓桿和第四柔性壓桿受軸向力作用被軸向壓縮，處于屈曲狀態。

6.根據權利要求1-5任一項所述的集成梳狀靜電預加載的微納材料力學性能檢測結構，其特征在于，所述集成梳狀靜電式預加載結構為平面型軸對稱結構，具體包括：

剛性的驅動桿，所述驅動桿位于對稱軸上，所述驅動桿的一端與所述后屈曲式微力檢測結構相連；

驅動梳座以及驅動梳齒，所述驅動桿的另一端與所述驅動梳座的中點相連，所述驅動桿與所述驅動梳座呈T型連接，所述驅動梳齒與所述驅動梳座相連，所述驅動梳座的一端通過第一彈簧支撐連接第三固定塊以固定，所述驅動梳座的另一端通過第二彈簧支撐連接第四固定塊以固定；

固定梳座以及固定梳齒，所述固定梳齒與所述固定梳座相連，所述固定梳座用于固定，所述固定梳齒的形狀位置與所述驅動梳齒相匹配，所述固定梳齒用于與所述驅動梳齒之間產生靜電相互作用力。