[發(fā)明專利]碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料扭矩測量傳感器及其制作工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610033484.9
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105504691B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 應(yīng)琴;童疏影;黃楷焱;陳澤蕓;袁衛(wèi)鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08K7/24;G01L3/00
• 代理公司: 成都正華專利代理事務(wù)所(普通合伙)51229
• 代理人: 何凡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料扭矩測量傳感器及其制作工藝。

背景技術(shù)

扭矩是一個在工程實踐中經(jīng)常用到的物理量，在結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料研發(fā)和航空航天等領(lǐng)域都需要對扭矩進行精確測量。扭矩的測量元件分為非接觸式和接觸應(yīng)變式兩種。傳統(tǒng)應(yīng)變測量法是在扭轉(zhuǎn)軸上帖上應(yīng)變片，在通過電橋反饋出其電阻變化，在將切向應(yīng)變通過公式轉(zhuǎn)換為扭矩，該種方法較繁瑣，且由于應(yīng)變片不能沿切向有效帖覆，故不能測量切向周長小于應(yīng)變片長度細軸的扭矩。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料扭矩測量傳感器及其制作工藝，該傳感器可以連接在較小的回轉(zhuǎn)軸之間測量其扭矩，且測量相同量級的扭矩時，電阻變化量相較傳統(tǒng)傳感器提高數(shù)倍，提高了測量精度。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料扭矩測量傳感器，包括化纖流蘇線，以及附著在化纖流蘇線上的碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料；碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的兩端分別連接有銅絲線；碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料主要由環(huán)氧樹脂A劑、碳納米管和固化劑B劑組成。

進一步地，碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的表面設(shè)有包覆線。

一種上述碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料扭矩測量傳感器的制作工藝包括以下步驟：

S1：將經(jīng)預(yù)熱后的環(huán)氧樹脂A劑與碳納米管混合，再向其中加入固化劑B劑后進行攪拌和脫泡處理，得到碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料；

S2：取若干根化纖流蘇線置于碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中，使碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料充分滲入化纖流蘇線中，然后取出化纖流蘇線懸掛于恒溫箱中進行固化，得到扭矩測量傳感器本體；

S3：將銅絲線通過導(dǎo)電膠分別固定在經(jīng)固化后的化纖流蘇線的兩端，形成扭矩測量傳感器。

進一步地，步驟S1具體包括以下步驟：

S11：將碳納米管置于不高于零下20℃的環(huán)境中保存，將環(huán)氧樹脂A劑置于80℃～90℃的環(huán)境中預(yù)熱30分鐘～40分鐘；將碳納米管置于經(jīng)預(yù)熱后的環(huán)氧樹脂A劑中進行攪拌4分鐘～6分鐘；向碳納米管和環(huán)氧樹脂A劑的混合物中加入固化劑B劑，攪拌4分鐘～6分鐘后再進行脫泡處理，最終得到碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料；所加入的環(huán)氧樹脂A劑與碳納米管和固化劑B劑的質(zhì)量份數(shù)比為665：1：334。

進一步地，步驟S2具體包括以下步驟：

S21：取若干流蘇線置于碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中進行攪拌，使碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料充分滲入化纖流蘇線中；然后將浸好的化纖流蘇線取出，去除粘附在線上的多余復(fù)合材料，懸掛于80℃～90℃的環(huán)境中進行固化，得到扭矩測量傳感器本體。

進一步地，扭矩測量傳感器本體上設(shè)有包覆線，包覆線的兩端通過銅絲固定在扭矩測量傳感器本體的兩端；銅絲與扭矩測量傳感器本體通過導(dǎo)電膠連通，得到扭矩測量傳感器。

進一步地，導(dǎo)電膠為導(dǎo)電銀膠。

本發(fā)明的有益效果為：本傳感器外形很細，可以連接在較小的回轉(zhuǎn)軸之間測量其扭矩，且測量相同量級的扭矩時，電阻變化量相較傳統(tǒng)傳感器提高數(shù)倍，提高了測試精度。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的具體實施方式進行描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實施方式的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護之列。

一種碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料扭矩測量傳感器，其主要由化纖流蘇線，以及附著在化纖流蘇線上的碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料組成。其中碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料主要由按質(zhì)量份數(shù)為665：1：334的環(huán)氧樹脂A劑、碳納米管和固化劑B劑組成。

碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的表面設(shè)有包覆線，包覆線的兩端通過銅絲線纏在碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的兩端，且銅絲線與碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的連接處通過導(dǎo)電銀膠粘接。

一種上述碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料扭矩測量傳感器的制作工藝，包括以下步驟：

S1：將作為基體的環(huán)氧樹脂置于80℃的環(huán)境中預(yù)熱30分鐘；將碳納米管置于經(jīng)預(yù)熱后的環(huán)氧樹脂中進行攪拌5分鐘；向碳納米管和環(huán)氧樹脂的混合物中加入固化劑B劑，攪拌5分鐘后再進行脫泡處理，最終得到碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。其中，待使用的碳納米管需置于零下20攝氏度低溫保存，防止其團聚。