[实用新型]一种碳纤维丝束润湿性能的红外热成像观测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及材料润湿性能检测技术领域，具体是一种实现碳纤维丝束润湿性能可视化研究及动态观测的红外热成像观测装置。

背景技术

碳纤维具有优异的力学、物理、化学等性能，如强度高、模量高、比重小、化学稳定性强等，制备的复合材料被广泛应用于航空航天、武器装备、交通运输和生物医疗等多个领域。

碳纤维复合材料性能与碳纤维和基体材料（树脂、塑料等）之间的界面性能密切相关，如果碳纤维表面的界面性能不佳，则制备的复合材料容易产生气孔缺陷，造成受载时层间应力集中，导致整体力学性能下降。

针对上述出现的问题，需要对碳纤维丝束的润湿性能进行深入系统的研究。传统的润湿性能测试方法由于碳纤维丝径过小以及测量工质透明特征，导致在测试润湿性能时操作要求苛刻和润湿边界模糊，实验的可重复性小和误差较大。现有技术中有中国注册专利第200610032344.6号“润湿性能动态测试方法与测试系统”中公开了焊料的润湿性能的动态测试方法，提及到纤维的润湿性能的动态评价，但是此实用新型是根据润湿过程相互作用力的变化以表征润湿性能，无法实现碳纤维丝束润湿过程的可视化研究以及润湿高度的动态测量。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供了实现碳纤维丝束润湿过程的可视化研究以及润湿高度的动态测量的碳纤维丝束润湿性能的红外热成像观测装置。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种碳纤维丝束润湿性能的红外热成像观测装置，包括红外热成像仪、数据采集PC、隔离罩、样品夹持装置、液位控制装置，

所述液位控制装置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，固定在隔离罩内腔底部，所述液位控制装置的上方设置有用于固定碳纤维丝束的样品夹持装置，所述隔离罩的一侧相对浸润液体处设置有观察窗，红外热成像仪通过观察窗对碳纤维丝束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。

进一步地，所述红外热成像仪温度范围为-40℃~150℃，采样频率为30Hz~100Hz。

本实用新型主要由红外热成像仪，数据采集PC，以及液位控制装置，样品夹持装置组成的一个完整的碳纤维丝束润湿性能测试装置。红外热成像仪实时记录隔离罩中碳纤维丝束的润湿过程，数据保存在数据采集计算机中。通过样品夹持装置实现碳纤维丝束的竖直浸润，通过液位控制装置控制浸润液位的升降，隔离罩一方面减少了直射光源对实验装置的照射，避免红外摄像仪在测试过程中受到外界环境的影响；另一方面，确保在实验过程中，内部的液体和碳纤维丝束不会受到外界环境，如空气流动等因素的干扰。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型克服了传统的润湿性能测试方法操作要求苛刻与润湿边界模糊的缺点，实现了碳纤维丝束润湿过程的可视化与润湿性能的动态测试，具有很强的科研和工程意义。

2、碳纤维的集束性极大地影响了其毛细润湿性能。在观测碳纤维丝束润湿性能之前，对碳纤维丝束进行了集束预处理。保证了丝束的横截面直径的一致性，平均偏差为0.018mm，排除了集束性对观测结果的影响。

3、可从红外观测数据软件导出碳纤维丝束轴向方向上温度分布曲线，如图2所示，曲线上有明显的温度突变点，以该突变点为润湿分界点，可准确计算出润湿高度。根据这一方法，在不同时间点处计算对应润湿高度，将能绘制碳纤维丝束润湿高度变化曲线。

附图说明

图1是本实用新型的碳纤维丝束润湿性能的红外热成像观测装置示意图。

图2是本实用新型的红外观测的碳纤维温度分布曲线。

图中所示为：1-红外热成像仪；2-数据采集PC；3-液位控制装置；4-隔离罩；5-浸润液体；6-碳纤维丝束；7-样品夹持装置。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型的目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本实用新型的实施方式并不因此限定于以下实施例。

如图1所示，一种碳纤维丝束润湿性能的红外热成像观测装置，包括红外热成像仪1、数据采集PC2、隔离罩4、样品夹持装置7、液位控制装置3，