[发明专利]一种碳纤维丝束润湿性能的红外热成像观测装置及方法

权利要求书

1.一种碳纤维丝束润湿性能的红外热成像观测装置，其特征在于：包括红外热成像仪（1）、数据采集PC（2）、隔离罩（4）、样品夹持装置（7）、液位控制装置（3），

所述液位控制装置（3）为高度可调的升降装置，包括用于放置浸润液体的伸缩式垂直升降平台，固定在隔离罩（4）内腔底部，所述液位控制装置（3）的上方设置有用于固定碳纤维丝束（6）的样品夹持装置（7），所述隔离罩（4）的一侧相对浸润液体（5）处设置有观察窗，红外热成像仪（1）通过观察窗对碳纤维丝束（6）的润湿性能进行红外热成像观测，同时将采集的数据传输至数据采集PC（2）。

2.根据权利要求1所述的红外热成像观测装置，其特征在于：所述红外热成像仪温度范围为-40℃~150℃，采样频率为30Hz~100Hz。

3.一种基于权利要求1至2任一项所所述装置的碳纤维丝束润湿性能的红外热成像观测方法，其特征在于，包括步骤：

将碳纤维丝束（6）通过样品夹持装置（7）保持竖直地固定在隔离罩（4）内；

浸润液体（5）由液位控制装置（3）实现升降，控制浸润液体（5）由下至上浸润碳纤维丝束（6）底部0~20mm，红外热成像仪（1）观察并记录碳纤维丝束（6）和浸润液体（5）从开始润湿至完全润湿过程并将数据保存在数据采集计算机（2）；

数据采集计算机（2）采用红外数据分析软件处理润湿高度，得出润湿高度随时间的变化曲线，实现碳纤维丝束润湿过程的可视化研究及润湿性能的动态观测。

4.根据权利要求3所述的红外热成像观测方法，其特征在于：所述浸润液体（5）为碳纤维复合材料基体，包括树脂、熔融金属。

5.根据权利要求3所述的红外热成像观测方法，其特征在于：所述碳纤维丝束（6）形状为柱状。

6.根据权利要求3所述的红外热成像观测方法，其特征在于：所述润湿高度是根据红外热成像仪（1）采集的红外图像中碳纤维丝束（6）轴向方向温度分布曲线图上的温度突变点经比例法计算而得。

7.根据权利要求6所述的红外热成像观测方法，其特征在于：所述润湿高度随时间的变化曲线具体为在不同时间点处计算对应润湿高度，从而绘制出碳纤维丝束（6）润湿高度变化曲线。

8.根据权利要求6所述的红外热成像观测方法，其特征在于，将所述碳纤维丝束（6）固定在隔离罩（4）内之前进行碳纤维集束预处理，包括步骤：

将碳纤维丝束（6）穿过带1mm直径小孔的集束化装置浸入盛满分散剂的容器中，在分散剂中完全分散1~10min后，控制碳纤维丝束（6）缓慢脱离分散剂并通过集束装置集束，集束后的碳纤维丝束（6）经烘干箱烘干后，放入恒温箱中的样品盒保存。

9.根据权利要求8所述的红外热成像观测方法，其特征在于：所述分散剂为0.1g/100mL~5g/100mL的羧乙基纤维素溶液或去离子水。