[發明專利]一種仿生黏附材料的黏附力測試裝置及其測試方法

有效

• 申請號: 201810352124.4
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN108362640B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 李陽;戴振東;郭飛乾;姬科舉;何青松
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 程華

本發明公開了一種仿生黏附材料的黏附力測試裝置及其測試方法，測試裝置包括基板、預壓力加載機構、黏附力測試機構和角度調節機構，預壓力加載機構包括U形支架和樣品臺以及施力傳感單元，角度調節結構包括L形支架以及豎向移動轉接單元、上固定轉接單元和下固定轉接單元，黏附力測試機構包括依次連接的PVC承載片、牽拉線和電機，PVC承載片與待測黏附樣品相連接。本發明中采用設置豎向移動轉接單元以及橫向移動單元的方式，使得待測黏附樣品在承受拉力后可以進行不同剝離角度下的黏附性能測試；同樣的，也可以使得待測黏附樣品進行同剝離角度下，不同承受拉力的黏附性能測試。

技術領域

本發明涉黏附力測試技術領域，特別是涉及一種仿生黏附材料的黏附力測試裝置及其測試方法。

背景技術

大自然中，包括壁虎、蜘蛛、甲蟲在內的很多生物都可以在垂直墻壁，甚至天花板上自如爬行。仿生學研究發現，這些生物可以實現這些黏附主要是因為其足端具有特殊的微觀結構—微納剛毛陣列和一些柱狀結構，這些結構可以顯著增大動物腳掌和目標表面的真實接觸面積，為其提供足夠的黏附力來克服重力作用。基于此，一大批仿生黏附材料應用而生，主要有聚合物基陣列黏附材料和碳納米管陣列黏附材料，其中，碳納米管的楊氏模量超過1TPa，最大強度達到63GPa，在極端的環境條件下仍然有良好的耐久性，而且碳納米管具有較大的長徑比(直徑1-100nm，長度可達毫米)，能夠模擬壁虎的多級剛毛和絨毛結構)，非常適合制備高強度的黏附材料。

這些材料主要通過范德華力作用和目標界面形成黏附，范德華力是一種分子間的作用力，具有作用距離短、無方向性等特點。針對這些具有微觀復雜結構的黏附材料，目前暨待發明一套簡便、可靠的黏附性能表征測試裝置。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述技術現狀，提供一種結構緊湊、功能全面的仿生黏附材料的黏附力測試裝置及其測試方法。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：本發明提供一種仿生黏附材料的黏附力測試裝置，包括基板以及設置在所述基板上的預壓力加載機構、黏附力測試機構和角度調節機構，所述預壓力加載機構包括設置在所述基板上的U形支架和樣品臺以及設置在所述U形支架上的施力傳感單元，所述施力傳感單元包括依次連接的進給螺栓、轉接塊和壓力傳感器，所述進給螺栓設置在所述U形支架上，所述壓力傳感器設置在所述樣品臺的上方，所述樣品臺用于存放待測黏附樣品，所述角度調節結構包括成對設置在所述基板上的L形支架以及設置在所述L形支架上的豎向移動轉接單元、上固定轉接單元和下固定轉接單元，所述豎向移動轉接單元包括依次連接的豎向導軌、豎向鎖緊滑塊、轉接板和第一轉軸以及設置在所述第一轉軸上的第一滑輪，所述上固定轉接單元和所述下固定轉接單元均包括第二轉軸以及設置在所述第二轉軸上的第二滑輪，所述黏附力測試機構包括依次連接的PVC承載片、牽拉線和電機，所述PVC承載片與所述待測黏附樣品相連接，所述牽拉線依次繞過所述第一滑輪、所述上固定轉接單元上的所述第二滑輪和所述下固定轉接單元上的所述第二滑輪，所述牽拉線上設置有拉力傳感器，所述電機設置在所述基板上。

優選的，所述上固定轉接單元上的所述第二滑輪和所述下固定轉接單元上的所述第二滑輪之間的所述牽拉線呈豎直狀態，且與所述基板相垂直，所述拉力傳感器設置在所述上固定轉接單元上的所述第二滑輪和所述下固定轉接單元上的所述第二滑輪之間的所述牽拉線上。

優選的，所述第一滑輪設置在所述第一轉軸的正中央，所述第二滑輪設置在所述第二轉軸的正中央。

優選的，所述角度調節結構還包括橫向移動單元，所述橫向移動單元包括設置在所述基板上的橫向導軌以及設置在所述橫向導軌上的橫向鎖緊滑塊，所述橫向鎖緊滑塊與所述樣品臺相連接。

優選的，所述豎向導軌和所述橫向導軌上均設置有刻度尺。

優選的，所述壓力傳感器與壓力顯示儀電連接，所述拉力傳感器與拉力顯示儀電連接。