[发明专利]一种带温度和压力可控样品池的显微观测系统及方法

说明书

本发明公开了一种带温度压力可控样品池的显微观测系统及方法，该系统可以进行普通光学显微镜观察，也可进行偏光显微观察。系统由可视化高压釜、温度控制组件、快速冷却组件、压力控制组件、光学成像系统构成，可在1μm～1cm的尺度中观测高分子材料在特定气氛、快速变温变压环境中的微观组织结构演变过程。本发明公开的内容为研究聚合物在高压环境中凝聚态演变规律研究提供了一种新型表征手段，也为深入揭示聚合物结晶机理以及调控高分子材料结晶与相分离行为提供了一种新思路。

技术领域

本发明涉及一种显微观测系统，用于观测高分子材料在特定气氛、快速变温变压环境中的微观组织结构演变过程。

背景技术

高分子材料微观组织结构不仅取决于高分子材料的分子组成、链段结构等材料本身的因素，还取决于其在演变中所经历的环境变化历史。人们可以通过改变材料所处的环境因素控制材料微观组织结构，进而获得高分子材料产品的优良力学性能或者特殊功能。最新的研究发现：在特定气氛中，当环境压力或温度快速变化时，高分子材料呈现出在常规演变过程中无法形成的微观组织新结构和相变行为。随着高分子材料工业工程应用的推广和发展，在新型轻质多孔聚合物材料和高强高韧结晶型聚合物材料制备，以及特种聚合物电性能调控等领域，越来越多地遇到高分子材料在不同气氛、环境压力、环境温度条件下进行制备和调控，而且这种压力和温度变化相对剧烈。为制备这些高性能聚合物材料以及对制备过程和工艺参数进行有效调控，必须从基础科学角度研究特殊环境或剧变工况中的材料结构演变和相变行为，但目前国际上的研究手段和表征仪器无法直接在线监测这种材料行为，为观察和研究这种环境压力或温度快速变化过程中的微观组织结构和相变行为，迫切需要具有温度和压力快速响应功能的微观表征手段。

在特种环境和工况下高分子材料微观组织结构演变的研究手段和观察系统方面，普拉德研究及开发股份有限公司于2008年在中国公开了一种名为“具有可调节流体通道的高压正交偏振显微镜检查池及使用方法”(公开号：CN 200810008638.4)的专利技术。该专利所述的装置包含池体、流体流动通道和两个窗口保持组件，所述窗口保持组件包含两个或更多个光透射窗口。该装置可以在不改变窗口的晶体对准的情况下调节窗口之间的间隙。利用偏振光的性质的流体研究可以在调节流体样品的厚度的同时进行，这种间隙调节可以在将检查池加压的同时进行。然而，该装置不具备温度控制功能。

西南石油大学于2014年在中国公开了一种名为“高温高压微观可视化地层渗流模拟实验装置及方法”(公开号：CN 2014102444772.X)的专利技术。该专利所述的装置包含驱替系统、地层渗流模拟系统、微观可视化系统和流体分析系统。该系统能够表征复杂油气藏开采过程中驱替过程的平面渗流特征及驱油机理，实现对渗流过程的连续动态微观可视化观测。但是该系统适合于观测流体在岩心夹片中的流动过程，而且未涉及样品池冷却系统，温度控制模式较为单一。

哈尔滨工程大学于2014年在中国公开了一种名为“一种管束间狭窄空间内高温高压汽液两相流动可视化系统”(公开号：CN 201410241897.7)的专利技术。该专利所述的装置中电加热管束与承压筒体内部圆形腔组成管束间狭窄流道，承压筒体的筒壁上开有视窗分为四组呈十字形，视窗紧固架通过螺栓安装在视窗外，该装置包含四视窗窗口，采用2台高速摄像机分别正对0度和90度位置的视窗窗口。但是该装置不含压力控制装置，装置内腔的压力也无法实时测量。

北京科技大学在2016年申请的授权公开的中国专利“高温高压二氧化碳驱超稠油可视化微观实验装置及方法”(CN201610831430.7)中提供了一种高温高压二氧化碳驱稠油可视化微观实验装置及方法，应用于研究沥青质的析出规律及其对开采率的影响。该装置包括夹持有微观可视模型的模型夹持器、驱替系统、回压系统、围压系统、压力监测系统、温度控制系统以及图像采集系统，可以清晰观察二氧化碳驱替过程的油气作用变化。但是该系统是为观察流体而设计，不适用于观察高分子材料静态的微观演化过程。