[发明专利]面向准分子激光微加工器件的粘结力自动检测装置及方法

说明书

本发明公开了面向准分子激光微加工器件的粘结力自动检测装置及方法，属于物理学和力学检测领域。该装置利用电子拉力传感器技术和机器视觉技术,并采用嵌入式微控制器,进行材料的粘结强度测试,获得在以粘结材料分离距离为横坐标,以力学数据为纵坐标的拉力和位移的关系曲线走势图。在使用透明胶时,获得胶和材料分离下的不同的显微图像,为研究各种材料的准分子激光前处理对粘结强度的规律性和激光微加工机理,提供实验的连续过程原始数据资料。本发明主要适用于准分子激光加工后的各种非脆性粘结材料在相同或是不同胶粘剂粘结下，对其粘结强度做出多物理量变化规律性解释的测试。

技术领域

本发明涉及一种粘结力自动检测分析装置，属于物理学和力学检测领域，尤其涉及粘结。

背景技术

粘结现象与许多科学技术领域相关，近年来已经成为一个重要的研究领域。粘结材料能够应用的合适表面处理方法对胶粘剂的质量与数量有很大作用。要获得各种粘结材料优良的耐久性及粘结强度，粘结前表面准备(粘结件预处理)是必要的。表面处理除去弱的边缘层，清洁表面，改变表面能(主要通过氧化作用)，改善表面微观形态的特征。这些变化的最后效果是增强表面结合、粘结件机械互锁和抵抗水分和湿度引起降解的能力。

自从1975年准分子激光发明以来，随着技术进步，准分子激光已广泛用于工业领域。激光用于改变材料表面的特征，适应包括粘结性能在内的多种工业应用。激光处理对许多材料都是高效的，并且控制非常精准，仅表面受到影响，对本体没有不利影响。激光处理聚合物具有很高的定域性和精准性，其中粘结件在处理和粘结或涂敷应用之间可放置很长时间，并且在室温和空气中处理，不需特殊环境。准分子激光紫外(UV)辐照提供了一种新的粘结前表面处理和表面改性技术，能处理各种材料和粘结件，这种技术可替代对生态不友好的常规化学蚀刻和研磨处理方法。许多实验结果表明，紫外激光表面处理和改性极大的改善了粘结的剪切、拉伸及剥离强度，同时也改善了强度、磨损、传导性能及外观。

从200-150nm的电磁波定义为远紫外辐射。狭窄波段(从200-180nm)是聚合物光化学改性可行和高效的区域；光的能量超过大多数典型的有机聚合物化学键的强度，因此能非常有效地产生光化学反应。几乎所有有机化合物(饱和的脂肪族碳氢化合物和碳氟化合物除外)在这区域内有强的吸收。现已确定，这种辐射在穿透有机聚合物约300nm时吸收强度达到95％。聚合物对光子的吸收遵守比尔定律。结果表明，辐照范围内有大量的化学键断裂。一般地，在这段波长范围内有机分子辐照寿命是兆分之一秒级。聚合物链的断裂常伴随着再结合过程，因此反映最后结果是失去小的气体分子(CO，CO2，H2)和聚合物线性结构的断裂产生的降解。通过UV激光对材料的表面改性，要获得最佳的粘结力激光处理参数，需要对其进行针对性的胶结拉力测试。

目前，在做物理学和力学拉力试验时使用的是拉力试验机又名万能材料试验机。万能试验机是用来针对各种材料进行仪器设备静载、拉伸、压缩、弯曲、剪切、撕裂、剥离等力学性能试验用的机械加力的试验机，适用于塑料板材、管材、异型材，塑料薄膜及橡胶、电线电缆、钢材、玻纤维等材料的各种物理机械性能测试为材料开发，为物理性试验、教学研究和质量控制等不可缺少的检测设备。

但是，在以研究各种材料的准分子激光前处理对粘结强度影响规律性和激光微加工机理为前提下，在上述万能材料试验机实验时，有以下缺点:

1.在上述万能材料试验机实验时，只能获得分离瞬间力学单个数据，对过程并没有详细的数据记录。特别是在粘结材料分离距离和分离时间为横坐标时，无法获得以力学数据为纵坐标的连续过程数据，因此，这严重地阻碍了研究各种材料的准分子激光前处理对粘结强度影响规律性和激光微加工机理。

2.在材料使用透明胶粘结后检测粘结力实验时，也无法显微直观看到胶和材料分离状态的不同和区别。这也从图像显微角度阻碍了研究各种材料的准分子激光前处理对粘结强度影响规律性和激光微加工机理。