[发明专利]碳纳米管/环氧树脂复合材料扭矩测量传感器及其制作工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管/环氧树脂复合材料扭矩测量传感器及其制作工艺。

背景技术

扭矩是一个在工程实践中经常用到的物理量，在结构设计、材料研发和航空航天等领域都需要对扭矩进行精确测量。扭矩的测量元件分为非接触式和接触应变式两种。传统应变测量法是在扭转轴上帖上应变片，在通过电桥反馈出其电阻变化，在将切向应变通过公式转换为扭矩，该种方法较繁琐，且由于应变片不能沿切向有效帖覆，故不能测量切向周长小于应变片长度细轴的扭矩。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳纳米管/环氧树脂复合材料扭矩测量传感器及其制作工艺，该传感器可以连接在较小的回转轴之间测量其扭矩，且测量相同量级的扭矩时，电阻变化量相较传统传感器提高数倍，提高了测量精度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种碳纳米管/环氧树脂复合材料扭矩测量传感器，包括化纤流苏线，以及附着在化纤流苏线上的碳纳米管/环氧树脂复合材料；碳纳米管/环氧树脂复合材料的两端分别连接有铜丝线；碳纳米管/环氧树脂复合材料主要由环氧树脂A剂、碳纳米管和固化剂B剂组成。

进一步地，碳纳米管/环氧树脂复合材料的表面设有包覆线。

一种上述碳纳米管/环氧树脂复合材料扭矩测量传感器的制作工艺包括以下步骤：

S1：将经预热后的环氧树脂A剂与碳纳米管混合，再向其中加入固化剂B剂后进行搅拌和脱泡处理，得到碳纳米管/环氧树脂复合材料；

S2：取若干根化纤流苏线置于碳纳米管/环氧树脂复合材料中，使碳纳米管/环氧树脂复合材料充分渗入化纤流苏线中，然后取出化纤流苏线悬挂于恒温箱中进行固化，得到扭矩测量传感器本体；

S3：将铜丝线通过导电胶分别固定在经固化后的化纤流苏线的两端，形成扭矩测量传感器。

进一步地，步骤S1具体包括以下步骤：

S11：将碳纳米管置于不高于零下20℃的环境中保存，将环氧树脂A剂置于80℃～90℃的环境中预热30分钟～40分钟；将碳纳米管置于经预热后的环氧树脂A剂中进行搅拌4分钟～6分钟；向碳纳米管和环氧树脂A剂的混合物中加入固化剂B剂，搅拌4分钟～6分钟后再进行脱泡处理，最终得到碳纳米管/环氧树脂复合材料；所加入的环氧树脂A剂与碳纳米管和固化剂B剂的质量份数比为665：1：334。

进一步地，步骤S2具体包括以下步骤：

S21：取若干流苏线置于碳纳米管/环氧树脂复合材料中进行搅拌，使碳纳米管/环氧树脂复合材料充分渗入化纤流苏线中；然后将浸好的化纤流苏线取出，去除粘附在线上的多余复合材料，悬挂于80℃～90℃的环境中进行固化，得到扭矩测量传感器本体。

进一步地，扭矩测量传感器本体上设有包覆线，包覆线的两端通过铜丝固定在扭矩测量传感器本体的两端；铜丝与扭矩测量传感器本体通过导电胶连通，得到扭矩测量传感器。

进一步地，导电胶为导电银胶。

本发明的有益效果为：本传感器外形很细，可以连接在较小的回转轴之间测量其扭矩，且测量相同量级的扭矩时，电阻变化量相较传统传感器提高数倍，提高了测试精度。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

一种碳纳米管/环氧树脂复合材料扭矩测量传感器，其主要由化纤流苏线，以及附着在化纤流苏线上的碳纳米管/环氧树脂复合材料组成。其中碳纳米管/环氧树脂复合材料主要由按质量份数为665：1：334的环氧树脂A剂、碳纳米管和固化剂B剂组成。

碳纳米管/环氧树脂复合材料的表面设有包覆线，包覆线的两端通过铜丝线缠在碳纳米管/环氧树脂复合材料的两端，且铜丝线与碳纳米管/环氧树脂复合材料的连接处通过导电银胶粘接。

一种上述碳纳米管/环氧树脂复合材料扭矩测量传感器的制作工艺，包括以下步骤：

S1：将作为基体的环氧树脂置于80℃的环境中预热30分钟；将碳纳米管置于经预热后的环氧树脂中进行搅拌5分钟；向碳纳米管和环氧树脂的混合物中加入固化剂B剂，搅拌5分钟后再进行脱泡处理，最终得到碳纳米管/环氧树脂复合材料。其中，待使用的碳纳米管需置于零下20摄氏度低温保存，防止其团聚。