[发明专利]高通量制备测试纤维与树脂微观界面性能滴样装置及方法

说明书

本发明提供了一种高通量制备测试纤维与树脂微观界面性能滴样装置及方法，该装置包括固定支架装置、滑杆滑块装置、精确滴样装置及精确滴样装置固定块。精确滴样装置包括控制上下行程的螺杆装置和控制滴样体积的螺杆装置，控制上下行程的螺杆装置包括与精确滴样装置固定块固定连接的第一固定块，第一固定块上侧连接有第二固定块，下侧连接有第三固定块，第二固定块上安装有沿第二固定块上下滑动的滑块；控制滴样体积的螺杆装置包括若干由微量推进器固定杆和微量推进器注射杆组成的微量推进器。本发明制备试样的成功率高，降低制样过程中的成本及实验材料的浪费，满足高通量测试要求，缩短研发的周期。

技术领域

本发明涉及先进高分子基复合材料技术测量领域，特别涉及到先进高分子复合材料高通量制备研发及在新一代飞机上的示范应用以及测量复合材料微观性能构建数据库领域。

背景技术

航空航天等高科技的飞速发展对纤维增强复合材料的需求与日俱增，同时对其综合性能的要求也越加苛刻。纤维与基体界面是纤维增强或增韧复合材料的关键组分之一，对复合材料的微观力学性能起着重要的作用。界面剪切强度是界面粘接强度中最重要的力学参数，纤维与基体间的应力传递是通过界面进行的，界面粘接强度将直接影响应力传递，进而影响复合材料的宏观力学性能。

如果能够深入细致地了解界面层的工作原理及其破坏机理，那么对复合材料的结构设计和性能提高将产生深远的影响。微观力学性能实验就是一种研究微观界面性能的有效方法，主要研究试样的几何尺寸、裂纹引发与扩展、界面摩擦、残余应力等因素与复合材料力学性能间的本质关系，其主要包括单丝拔出实验、单丝顶出实验、微键脱粘实验以及纤维断裂实验。由于制样简单，实验过程方便有效，单丝拔出实验和微球脱粘实验得到了更加广泛的应用和发展。国内主流测量纤维与树脂界面参数的方法，效率比较低，成本也较高，认为引起的数据误差大，为此我们团队自发设计出高通量制备测试单根纤维与树脂微观界面力学性能试样的装置及方法，对应的也开发出高通量制备测试单根纤维与树脂微观界面力学性能试样的滴样装置及方法，对于一般的滴样装置成本较高，浪费比较大，也不好控制滴加树脂微滴的量，制样效率低，试样次品率较高。

为响应国家提出的材料基因计划，先进高分子复合材料高通量制备研发及在新一代飞机上的示范应用以及测量复合材料微观性能构建数据库。在先进高分子基复合材料的设计和研发上，利用实验及计算机模拟方法来研究材料的最佳组分、结构和性能的关系，结合云端数据库设计出符合特定要求的新型材料，缩短研发的周期，其中最关键的部分就是需要获得单根纤维与高分子基树脂微观界面力数据，其准确性最为重要，得到这些测试数据导入数据库中，通过高通量实验筛选，从而极大地加快先进高分子基复合材料的创新、缩短研发的周期。

因而开发出高通量制备测试单根纤维与树脂微观界面力学性能试样的滴样装置及方法尤为重要。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题及响应国家提出的“材料基因组计划”先进高分子基复合材料高通量制备研发及其在新一代飞机上的示范应用，提供了一种高通量制备测试纤维与树脂微观界面性能滴样装置及方法，制备试样的成功率高，降低制样过程中的成本及实验材料的浪费，满足高通量测试要求，缩短研发的周期。

本发明提供了一种高通量制备测试纤维与树脂微观界面性能滴样装置，包括固定支架装置、滑杆滑块装置、精确滴样装置及精确滴样装置固定块。

所述的固定支架装置由通过四个水平矩形块连接的四个矩形支架组成，材料为铝合金。

所述的滑杆滑块装置为水平二维滑动机构，包括控制前后行程滑杆4、控制左右行程滑杆、控制前后行程滑块以及控制左右行程滑块，前后滑杆滑块装置最大行程为35cm,左右滑杆滑块装置最大行程为25cm。

精确滴样装置通过精确滴样装置固定块固定在滑杆滑块装置上，滑杆滑块装置与固定支架装置固定；所述的精确滴样固定块为T型结构，材料为铝材。