[發(fā)明專利]準(zhǔn)靜態(tài)加載測量粘附力的裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510340787.0
• 申請日: 2015-06-18
• 公開（公告）號: CN104914043A
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙德敏;劉建林;姜文昊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 北京鼎佳達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11348
• 代理人: 王偉鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種力學(xué)實(shí)驗設(shè)備，特別涉及一種可通過準(zhǔn)靜態(tài)加載測量粘附力力學(xué)性質(zhì)的拉伸試驗臺。

背景技術(shù)

目前高等學(xué)校教育注重學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，在力學(xué)實(shí)驗教學(xué)需要操作簡單，成本相對較低，設(shè)備體積較小的實(shí)驗臺。

本實(shí)驗裝置主要用于研究典型海洋污損生物粘附力的力學(xué)性質(zhì)，這將有利于海洋污損生物防除技術(shù)的進(jìn)步。

陳翔峰等《海洋污損生物變化及附著規(guī)律研究》公開了海洋污損生物也稱海洋附著生物，是指生長在船底和海中一切設(shè)施表面的動物、植物和微生物,是影響海洋設(shè)施安全與使用壽命的重要因素之一；污損生物的附著會增加船舶阻力,導(dǎo)致航速降低及燃料消耗增加；阻塞給排水管道,改變材料腐蝕過程和速度,導(dǎo)致海洋儀器的轉(zhuǎn)動機(jī)件失靈；妨礙水下保養(yǎng)和維修等工作的進(jìn)行；附著的生物會吸收聲能,放出氣泡產(chǎn)生混響,嚴(yán)重影響水下聲學(xué)儀器的工作。探究海洋污損生物粘附性質(zhì)已成為海洋設(shè)施安全研究的重點(diǎn)。

孫承君《海洋貽貝粘結(jié)機(jī)理及應(yīng)用探討》公開了包括貽貝、藤壺在內(nèi)的海洋污染生物可以通過各種方式固著或棲息在船舶、潛艇和各種人工水下設(shè)施上并造成危害。不同的生物的界面粘結(jié)機(jī)理有著極大的差別，包括靜電作用,共價作用,配位鍵,范德華力,毛細(xì)管力等。研究發(fā)現(xiàn)，生物膠黏效率的強(qiáng)度在有水的環(huán)境中遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工合成膠黏劑。生物防污研究只有建立在充分了解這些海洋生物粘附機(jī)理的基礎(chǔ)上才可以真正實(shí)現(xiàn)。

劉超等《環(huán)境友好型防污劑及海洋防污涂料的研究進(jìn)展》公開了牡蠣這種海洋污損生物在物體表面上的附著首先是分泌一種粘液，這種粘液對物體表面潤濕，并在其上分散，然后通過化合鍵合、靜電作用、機(jī)械聯(lián)鎖和擴(kuò)散這幾種機(jī)理中的一種或幾種進(jìn)行粘附，進(jìn)而發(fā)生上面的六步過程和腐蝕。目前學(xué)術(shù)界對于粘附力性質(zhì)來源并無定論與具體研究，且無專用儀器用于實(shí)驗探究。

胥震等《海洋污損生物防除方法概述及發(fā)展趨勢》公開了當(dāng)前工程應(yīng)用和研究中的主要防污損技術(shù):物理防污法、化學(xué)防污法和生物防污法，其中物理防污又包括了機(jī)械清除、空穴化水噴射流、可剝落涂層、低表面能涂料、超聲波、紫外線防污法。物理防污大多需要對破壞污損生物與附著基體之間的粘附作用所需的物理能量進(jìn)行預(yù)估，目前該針對能量的測量技術(shù)略欠缺。

王艷霞等《原子力顯微鏡在生物力測量中的應(yīng)用》公開了利用原子力顯微鏡(AFM)實(shí)現(xiàn)了生物分子間作用力的直接測量。測量范圍包含測量配體-受體之間的相互作用力、細(xì)胞粘著力、核酸雙鏈和堿基對氫鍵間的作用力、運(yùn)動蛋白之間的作用力、特殊化基團(tuán)之間的作用力等。AFM能夠測量探針和生物樣品之間的微小作用力,評價生物樣品的力學(xué)性質(zhì)。但原子力顯微鏡不能以生物活體為測量對象，且成本很高。

楊志強(qiáng)《三套微小土壤粘附力測試系統(tǒng)的研究》公開了利用以力學(xué)傳感器測試系統(tǒng)檢測微小土壤粘附力，測試結(jié)果表明,力學(xué)傳感器測試系統(tǒng)能較好地實(shí)現(xiàn)常規(guī)微小土壤粘附力的測量,自動化程度高,試驗數(shù)據(jù)重復(fù)性好,運(yùn)行平滑穩(wěn)定。但力學(xué)傳感器類儀器對生物活體力學(xué)性能測量的制樣要求比較高，且精度較高的傳感器很容易在使用過程中被損壞。

發(fā)明專利申請《一種測量生物活體與物體間粘附力的測力裝置及測試方法》，公開號CN101482553；發(fā)明專利申請《一種測量物體間粘附力的裝置及其測試方法》，公開號CN102252960A，這兩個專利都是基于力學(xué)的測量儀器，前者采用了天線式拉桿結(jié)構(gòu)，可以測量生物活體與各種粗糙表面間的粘附力；后者利用了高速轉(zhuǎn)動離心力，且可以通過高速攝像機(jī)觀測到待測樣品在離心力的作用下擺脫粘附力進(jìn)行分離的動態(tài)過程。但二者都存在操作復(fù)雜、易損壞、成本高等問題，且不能滿足一般實(shí)驗室的使用要求。

發(fā)明專利《一種土壤粘附力檢測裝置》，公開號CN202735231U，公布了一種土壤粘附力檢測裝置，結(jié)構(gòu)簡單，能夠測量不同壓力下的土壤粘附力，直觀簡便易于實(shí)現(xiàn)自動化。包括底座、連桿、懸臂、電動推桿、壓力傳感器、試件座、試件、土壤試樣盒、圓盤、拉壓傳感器、單片機(jī)。連桿固定在底座上，懸臂固定在連桿上端。單片機(jī)固定在連桿上，電動推桿一端固定在懸臂上、另一端連接有壓力傳感器。試件座裝在壓力傳感器底端、其上裝有試件。試件下方對應(yīng)位置裝有圓盤，圓盤底端通過拉壓傳感器與底座相連、其頂端裝有土壤試樣盒。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，操作簡單，檢測結(jié)果明顯和直觀，且自動化程度高。該實(shí)驗儀器主要針對土壤粘附力的檢測。土壤粘附力較小，故該實(shí)驗裝置只適用較小粘附力的測量。同時，電動推桿僅能垂直運(yùn)動，無法測量粘附力剪切強(qiáng)度。該裝置無法適用于多種粘附力的測量，同時測量粘附力的大小范圍不足，無法得到廣泛的應(yīng)用。