[发明专利]一种仿生黏附材料的黏附力测试装置及其测试方法

说明书

本发明公开了一种仿生黏附材料的黏附力测试装置及其测试方法，测试装置包括基板、预压力加载机构、黏附力测试机构和角度调节机构，预压力加载机构包括U形支架和样品台以及施力传感单元，角度调节结构包括L形支架以及竖向移动转接单元、上固定转接单元和下固定转接单元，黏附力测试机构包括依次连接的PVC承载片、牵拉线和电机，PVC承载片与待测黏附样品相连接。本发明中采用设置竖向移动转接单元以及横向移动单元的方式，使得待测黏附样品在承受拉力后可以进行不同剥离角度下的黏附性能测试；同样的，也可以使得待测黏附样品进行同剥离角度下，不同承受拉力的黏附性能测试。

技术领域

本发明涉黏附力测试技术领域，特别是涉及一种仿生黏附材料的黏附力测试装置及其测试方法。

背景技术

大自然中，包括壁虎、蜘蛛、甲虫在内的很多生物都可以在垂直墙壁，甚至天花板上自如爬行。仿生学研究发现，这些生物可以实现这些黏附主要是因为其足端具有特殊的微观结构—微纳刚毛阵列和一些柱状结构，这些结构可以显著增大动物脚掌和目标表面的真实接触面积，为其提供足够的黏附力来克服重力作用。基于此，一大批仿生黏附材料应用而生，主要有聚合物基阵列黏附材料和碳纳米管阵列黏附材料，其中，碳纳米管的杨氏模量超过1TPa，最大强度达到63GPa，在极端的环境条件下仍然有良好的耐久性，而且碳纳米管具有较大的长径比(直径1-100nm，长度可达毫米)，能够模拟壁虎的多级刚毛和绒毛结构)，非常适合制备高强度的黏附材料。

这些材料主要通过范德华力作用和目标界面形成黏附，范德华力是一种分子间的作用力，具有作用距离短、无方向性等特点。针对这些具有微观复杂结构的黏附材料，目前暨待发明一套简便、可靠的黏附性能表征测试装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，提供一种结构紧凑、功能全面的仿生黏附材料的黏附力测试装置及其测试方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种仿生黏附材料的黏附力测试装置，包括基板以及设置在所述基板上的预压力加载机构、黏附力测试机构和角度调节机构，所述预压力加载机构包括设置在所述基板上的U形支架和样品台以及设置在所述U形支架上的施力传感单元，所述施力传感单元包括依次连接的进给螺栓、转接块和压力传感器，所述进给螺栓设置在所述U形支架上，所述压力传感器设置在所述样品台的上方，所述样品台用于存放待测黏附样品，所述角度调节结构包括成对设置在所述基板上的L形支架以及设置在所述L形支架上的竖向移动转接单元、上固定转接单元和下固定转接单元，所述竖向移动转接单元包括依次连接的竖向导轨、竖向锁紧滑块、转接板和第一转轴以及设置在所述第一转轴上的第一滑轮，所述上固定转接单元和所述下固定转接单元均包括第二转轴以及设置在所述第二转轴上的第二滑轮，所述黏附力测试机构包括依次连接的PVC承载片、牵拉线和电机，所述PVC承载片与所述待测黏附样品相连接，所述牵拉线依次绕过所述第一滑轮、所述上固定转接单元上的所述第二滑轮和所述下固定转接单元上的所述第二滑轮，所述牵拉线上设置有拉力传感器，所述电机设置在所述基板上。

优选的，所述上固定转接单元上的所述第二滑轮和所述下固定转接单元上的所述第二滑轮之间的所述牵拉线呈竖直状态，且与所述基板相垂直，所述拉力传感器设置在所述上固定转接单元上的所述第二滑轮和所述下固定转接单元上的所述第二滑轮之间的所述牵拉线上。

优选的，所述第一滑轮设置在所述第一转轴的正中央，所述第二滑轮设置在所述第二转轴的正中央。

优选的，所述角度调节结构还包括横向移动单元，所述横向移动单元包括设置在所述基板上的横向导轨以及设置在所述横向导轨上的横向锁紧滑块，所述横向锁紧滑块与所述样品台相连接。

优选的，所述竖向导轨和所述横向导轨上均设置有刻度尺。

优选的，所述压力传感器与压力显示仪电连接，所述拉力传感器与拉力显示仪电连接。