[發明專利]一種煤巖微納米級力電特性原位測試方法及裝置

在審

• 申請號: 201810765118.1
• 申請日: 2018-07-12
• 公開（公告）號: CN108982215A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 宋大釗;何學秋;王偉象;田向輝;李振雷
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N1/28
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種煤巖微納米級力電特性原位測試方法，其特征在于：包括步驟如下：

(1)制備煤巖加載試樣；

(2)將微觀動態加載裝置與原子力顯微鏡樣品臺連接固定；

(3)將煤巖加載試樣放入微觀動態加載裝置加載卡槽內；

(4)將微觀動態加載裝置與控制軟件進行連接并進行調試；

(5)進行原子力顯微鏡設備調試；

(6)對煤巖加載試樣進行微觀動態加載同時利用原子力顯微鏡進行力、電參數測試；

(7)對步驟(6)中的力、電參數結果進行處理和分析。

2.根據權利要求1所述的煤巖微納米級力電特性原位測試方法，其特征在于：所述步驟(1)具體制備方法如下：

a.將大塊煤巖試樣切割成尺寸10×10×5mm的試樣；

b.將切割好的試樣放置在磨拋機上用400目砂紙打磨成尺寸5×3×2mm的小塊試樣；

c.用環氧樹脂與固化劑配成的鑲嵌材料將小塊試樣鑲嵌成尺寸為Φ15×5mm的圓形試樣，待圓形樣成形后，將圓形試樣待觀測面繼續用磨拋機進行磨拋，逐步降低砂紙粗糙度直至2000目；

d.用400目砂紙對步驟c中磨拋后的圓形試樣的非觀測面形狀修正，打磨成尺寸為5×3×2mm的試樣，其中待觀測面為5×2mm；

e.最后用拋光膏在磨拋機上對步驟d中修正后的試樣待觀測面進行拋光。

3.根據權利要求1所述的煤巖微納米級力電特性原位測試方法，其特征在于：所述步驟(2)具體實現方式如下：

在原子力顯微鏡樣品臺后側面預留孔處加裝一個固定支架，固定支架伸出端留有兩個螺孔，將所述微觀動態加載裝置置于固定支架上，并用螺栓固定。

4.根據權利要求1所述的煤巖微納米級力電特性原位測試方法，其特征在于：所述步驟(3)具體實現方式如下：

用鑷子夾取步驟(1)中制得的煤巖加載試樣，將待觀測面朝上置于微觀動態加載裝置加載卡槽內，并用導電膠帶將煤巖加載試樣和微觀動態加載裝置連接。

5.根據權利要求1所述的煤巖微納米級力電特性原位測試方法，其特征在于：所述的步驟(6)具體實施步驟如下：

a.根據實驗方案，對煤巖加載試樣進行不同加載速率和加載實驗力的加載；

b.保載，并利用AFM的PF-QNM模式、KPFM模式和EFM模式分別對煤巖加載試樣表面動態變化過程中的微納米級力電特性進行原位測試；

c.根據實驗需要改變加載實驗力或加載速率，重復步驟a、b。

6.根據權利要求1所述的煤巖微納米級力電特性原位測試方法，其特征在于：所述步驟(6)中力、電參數包括模量、硬度、形變量、粘附力、表面電勢、表面相位。

7.根據權利要求1所述的煤巖微納米級力電特性原位測試方法，其特征在于：該方法所用裝置包括微觀加載控制器、微觀加載控制軟件系統、微觀加載裝置，該裝置能夠與原子力顯微鏡樣品臺連接固定，共同配合實現煤巖微納米級力電特性原位測試。