[發明專利]高通量測試纖維與樹脂微觀界面性能的制冷裝置及方法

在審

• 申請號: 201910020138.0
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109632636A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 陶杰;靳凱;王浩;陶楊洋;袁其煒;陳虞杰
• 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;G01N25/14;G01N1/42
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔;王慧穎

本發明公開了一種高通量測試纖維與樹脂微觀界面性能的制冷裝置及方法，屬于先進高分子基復合材料技術測量領域；所述制冷裝置包括測溫裝置、信號傳輸裝置、溫度控制系統、降溫裝置及微鍵脫粘實驗裝置；所述方法包括各部件的安裝、準備試樣、降溫處理及測試過程。本發明提供的制冷裝置成本低、組裝簡易方便，提供的方法易操作，有利于規模化生產和推廣，同時有助于豐富先進高分子復合材料的組分、結構和性能數據庫，用于指導先進高分子基復合材料設計，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。

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，具體是一種高通量測試纖維與樹脂微觀界面性能的制冷裝置及方法。

背景技術

由于有機高分子材料在性能、成型方法、靈活的可設計性以及機構功能一體化等方面展現出無可比擬的優勢，使得以高分子樹脂為基體的復合材料發展十分迅速，已在軍用、民用上獲得廣泛的應用。其中纖維增強樹脂基復合材料由于其優異的力學性能和較低的密度，作為一種高新材料被廣泛用于航空、航天等領域，發展前景十分廣闊。

纖維與樹脂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，所以界面性能將直接影響整體復合材料的性能。其中界面粘結強度是界面性能最重要的表征方法，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。因此，表征纖維和樹脂基體間的界面粘結強度，對預測材料宏觀機械性能，設計、控制和優化纖維增強復合材料性能提供實驗和理論基礎。

目前世界測量先進高分子基復合材料界面粘結強度的主要方法是microbondtest即微鍵脫粘實驗，以量化纖維增強復合材料的界面斷裂性質。然而，現有的微鍵脫粘實驗均是在常溫條件下對試樣進行界面粘結強度的測試，而在先進高分子基復合材料的應用領域中，復合材料將面向苛刻的外部環境，如低溫環境，導致應力場和溫度場將產生不同的相互作用，這就使得在常溫條件下測得的復合材料界面粘結強度將不再適用，需要展開在低溫條件下的界面粘結強度測試的研究。這一研究對于先進高分基復合材料在航空航天領域的應用具有很重要的意義，因此在低溫條件下的微鍵脫粘實驗就顯得尤為重要。同時，現有的微鍵脫粘實驗只能對單根纖維與樹脂的界面進行測試，這大大降低測試效率和準確性。

隨著國家材料基因工程重點研發計劃的提出，結合了高通量材料試驗和材料數據庫的高通量材料集成設計方法，先進高分子基復合材料的高通量制備研發和測量復合材料微觀性能數據庫的構建都在飛速發展。在先進高分子基復合材料的設計和研發上，利用計算機模擬方法對材料進行科學的預測，結合云端數據庫設計出符合特定要求的新型材料，再通過高通量實驗進行驗證，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。高通量測試將極大的提高界面粘結強度數據的效率和準確性。

因此開發出一種高通量測試纖維與樹脂微觀界面性能的制冷裝置及方法就顯得尤為重要。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的問題，公開了一種高通量測試纖維與樹脂微觀界面性能的制冷裝置及方法。本發明的一方面在已有的微鍵脫粘實驗設備上增加制冷裝置，從而測試在低溫條件下的界面粘結強度，另一方面，同時測試多組試樣在不同溫度下、每組多個試樣在同一溫度下的界面粘結強度，大幅度提高了測試的效率和準確性，本發明適用于高通量測試各種纖維與樹脂復合材料在低溫條件下的界面性能，對促進其批量化測試和在苛刻環境下的應用具有重要的實踐意義。

本發明是這樣實現的：