[發明專利]高通量制備測試纖維與樹脂微觀界面性能滴樣裝置及方法

在審

• 申請號: 201810172261.X
• 申請日: 2018-03-01
• 公開（公告）號: CN108593374A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 靳凱;陶杰;王浩;王建華;袁其煒;陳虞杰
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明提供了一種高通量制備測試纖維與樹脂微觀界面性能滴樣裝置及方法，該裝置包括固定支架裝置、滑桿滑塊裝置、精確滴樣裝置及精確滴樣裝置固定塊。精確滴樣裝置包括控制上下行程的螺桿裝置和控制滴樣體積的螺桿裝置，控制上下行程的螺桿裝置包括與精確滴樣裝置固定塊固定連接的第一固定塊，第一固定塊上側連接有第二固定塊，下側連接有第三固定塊，第二固定塊上安裝有沿第二固定塊上下滑動的滑塊；控制滴樣體積的螺桿裝置包括若干由微量推進器固定桿和微量推進器注射桿組成的微量推進器。本發明制備試樣的成功率高，降低制樣過程中的成本及實驗材料的浪費，滿足高通量測試要求，縮短研發的周期。

技術領域

本發明涉及先進高分子基復合材料技術測量領域，特別涉及到先進高分子復合材料高通量制備研發及在新一代飛機上的示范應用以及測量復合材料微觀性能構建數據庫領域。

背景技術

航空航天等高科技的飛速發展對纖維增強復合材料的需求與日俱增，同時對其綜合性能的要求也越加苛刻。纖維與基體界面是纖維增強或增韌復合材料的關鍵組分之一，對復合材料的微觀力學性能起著重要的作用。界面剪切強度是界面粘接強度中最重要的力學參數，纖維與基體間的應力傳遞是通過界面進行的，界面粘接強度將直接影響應力傳遞，進而影響復合材料的宏觀力學性能。

如果能夠深入細致地了解界面層的工作原理及其破壞機理，那么對復合材料的結構設計和性能提高將產生深遠的影響。微觀力學性能實驗就是一種研究微觀界面性能的有效方法，主要研究試樣的幾何尺寸、裂紋引發與擴展、界面摩擦、殘余應力等因素與復合材料力學性能間的本質關系，其主要包括單絲拔出實驗、單絲頂出實驗、微鍵脫粘實驗以及纖維斷裂實驗。由于制樣簡單，實驗過程方便有效，單絲拔出實驗和微球脫粘實驗得到了更加廣泛的應用和發展。國內主流測量纖維與樹脂界面參數的方法，效率比較低，成本也較高，認為引起的數據誤差大，為此我們團隊自發設計出高通量制備測試單根纖維與樹脂微觀界面力學性能試樣的裝置及方法，對應的也開發出高通量制備測試單根纖維與樹脂微觀界面力學性能試樣的滴樣裝置及方法，對于一般的滴樣裝置成本較高，浪費比較大，也不好控制滴加樹脂微滴的量，制樣效率低，試樣次品率較高。

為響應國家提出的材料基因計劃，先進高分子復合材料高通量制備研發及在新一代飛機上的示范應用以及測量復合材料微觀性能構建數據庫。在先進高分子基復合材料的設計和研發上，利用實驗及計算機模擬方法來研究材料的最佳組分、結構和性能的關系，結合云端數據庫設計出符合特定要求的新型材料，縮短研發的周期，其中最關鍵的部分就是需要獲得單根纖維與高分子基樹脂微觀界面力數據，其準確性最為重要，得到這些測試數據導入數據庫中，通過高通量實驗篩選，從而極大地加快先進高分子基復合材料的創新、縮短研發的周期。

因而開發出高通量制備測試單根纖維與樹脂微觀界面力學性能試樣的滴樣裝置及方法尤為重要。

發明內容

本發明為了解決現有技術的問題及響應國家提出的“材料基因組計劃”先進高分子基復合材料高通量制備研發及其在新一代飛機上的示范應用，提供了一種高通量制備測試纖維與樹脂微觀界面性能滴樣裝置及方法，制備試樣的成功率高，降低制樣過程中的成本及實驗材料的浪費，滿足高通量測試要求，縮短研發的周期。

本發明提供了一種高通量制備測試纖維與樹脂微觀界面性能滴樣裝置，包括固定支架裝置、滑桿滑塊裝置、精確滴樣裝置及精確滴樣裝置固定塊。

所述的固定支架裝置由通過四個水平矩形塊連接的四個矩形支架組成，材料為鋁合金。

所述的滑桿滑塊裝置為水平二維滑動機構，包括控制前后行程滑桿4、控制左右行程滑桿、控制前后行程滑塊以及控制左右行程滑塊，前后滑桿滑塊裝置最大行程為35cm,左右滑桿滑塊裝置最大行程為25cm。

精確滴樣裝置通過精確滴樣裝置固定塊固定在滑桿滑塊裝置上，滑桿滑塊裝置與固定支架裝置固定；所述的精確滴樣固定塊為T型結構，材料為鋁材。