[實用新型]一種碳纖維集束試樣

有效

• 申請號: 201920246363.1
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN209784012U
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 張裕祥;高峽;楊寅;李琴梅;劉偉麗;汪雨;趙新穎;湯慶峰
• 申請（專利權）人: 北京市理化分析測試中心
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 11120 北京理工大學專利中心
• 代理人: 仇蕾安;楊志兵

本實用新型公開了一種碳纖維集束試樣，采用對扣的兩個半圓環形成約束環約束碳纖維集束，能夠得到精確的體積密度和外形尺寸。該碳纖維集束試樣包括：約束環和碳纖維集束；約束環包括：上約束環和下約束環；上約束環和下約束環為兩個卡扣形式的半圓環，其對接后形成一個整圓，圓柱形的碳纖維集束約束在約束環內。

技術領域

實用新型涉及一種試樣，具體涉及一種碳纖維集束試樣。

背景技術

碳纖維被譽為當今工業界綜合性能最好的材料之一。它是一種化學組成中含碳元素質量分數在90％以上的新型碳材料。碳纖維及其改性復合材料已經廣泛應用于航天航空、機械制造、紡織、化工、土木以及醫療衛生等許多領域，不論碳纖維本身還是其復合材料實際應用價值巨大。

熱導率是評價碳纖維熱學特性的重要物性參數之一，準確測量得到碳纖維的軸向熱導率對于開發、制備和評估不同熱學特性的碳纖維及其復合材料具有重要的指導意義。

材料的導熱性能測試方法很多，大體可分為穩態法與瞬態法兩大類。其中穩態法根據Fourier方程直接測量導熱系數，但溫度范圍與導熱系數范圍較窄，主要適用于在中等溫度下測量中低導熱系數材料。瞬態法則應用范圍較為寬廣，尤其適合于高導熱系數材料以及高溫下的測試，其中發展最快、最具代表性、得到國際熱物理學界普遍承認的方法是閃光法(FlashMethod)，亦稱為激光法或激光閃射法。

傳統的碳纖維軸向導熱性測量方法主要包括直流通電法、T形法、3ω法等電學方法。然而單根碳纖維徑向尺寸過小(通常只有幾微米)，且各項異性，直接準確測量單根碳纖維熱導率有一定的難度。何鳳梅等采用激光閃射法獲得碳纖維熱擴散率及導熱系數，證實了激光閃射法測量碳纖維熱擴散率的可行性。

現行的國家標準GB/T 22588—2008《閃光法測量熱擴散系數或導熱系數》等同采用ASTM E1461—2001《Standard Test Method for Thermal Diffusivity by the FlashMethod》。該測試方法適用于對基本上完全致密，均勻和各向同性的固體材料進行的測量，所述材料對所施加的能量脈沖是不透明的。然而，在某些情況中，用于多孔疏松試樣時，也產生可接受的結果。所以，對于徑向尺寸微小、各項異性的碳纖維，需要通過嚴格和適當的實驗設計，適應與這些嚴格準則的某些偏差來進行碳纖維的軸向導熱測試。

ASTM E1461—2013《Standard Test Method for Thermal Diffusivity by theFlash Method》中要求測試試樣通常為一個圓形的薄片，其前表面面積小于能量束的面積。通常情況下，測試試樣的直徑為10至12.5毫米(特殊情況下，直徑小至6毫米，直徑大至30毫米已有成功使用的報告)。最佳厚度取決于估計的熱擴散率的大小，并且應該選擇使得達到最大溫度一半的時間在10至1000ms范圍內。在更高的溫度下需要更薄的試樣以最小化熱損失校正；然而，試樣通常應該足夠厚以代表測試材料。通常，厚度在1至6毫米范圍內。

因此，采用激光閃射法測試碳纖維軸向導熱性能(熱擴散率和導熱系數)時，必須使碳纖維沿徑向集束(多根軸向平行的碳纖維排列成圓柱狀)，然后沿軸向截取一定長度制備成一個圓形的薄片試樣，試樣及其制備是應用閃光法測量熱擴散系數的關鍵環節。

目前，碳纖維集束試樣有采用圓柱形夾持器夾持碳纖維集束，采用圓柱形夾持器存在很大問題，要么碳纖維束難以穿入圓柱形夾持器內，要么制成的試樣在外形尺寸精度上難以達到GB/T 22588—2008和ASTM E1461—2013所要求的標準，內部平順性不足，而且不能夠精準的確定碳纖維的填充率。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型提供一種碳纖維集束試樣，采用對扣的兩個半圓環形成約束環約束碳纖維集束，能夠得到精確的體積密度和外形尺寸。

所述的碳纖維集束試樣包括：約束環和碳纖維集束；