[发明专利]大分子结晶空间材料实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种大分子结晶空间材料实验装置及方法，保证空间材料实验过程中的微重力和温度环境，能够在线监测空间材料晶体生长过程并记录。本发明具有各个部分及接口均标准化、模块化和通用化，适应性强的功能。本发明大分子结晶处理单元中的反应室没有复杂的机械系统，不需要机组人员交互。

技术领域

本发明涉及空间材料实验技术领域，特别是一种大分子结晶空间材料实验装置及方法。

背景技术

材料科学是研究材料的组织结构、性质、生产流程和使用效能以及它们之间的相互关系。在空间微重力条件下，浮力对流、沉淀、流体静力学压力等因素的影响变得很弱或者消失，为从事材料学研究提供了微重力、无对流、超高真空等更有利的理想环境。然而国内现有的空间材料科学实验装置由于未进行隔振处理、没有原位检测、类型单一化及未标准模块化等诸多原因，实际实验环境并不能达到材料科学实验的微重力环境指标，实验装置也缺乏实时监测原料混合是否均匀、材料结构和成分是否符合要求等功能，因此不能系统地开展空间材料科学研究，总体技术与国外相比，仍然存在很大的差距。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种大分子结晶空间材料实验装置及方法，保证空间材料实验过程中的微重力和温度环境，能够在线监测空间材料晶体生长过程并记录。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种大分子结晶空间材料实验装置，包括外壳；所述外壳上安装有指令处理I/O面板、电子单元模块、数据处理I/O面板、温控电子单元模块、大分子结晶处理单元模块、空间隔震模块；所述大分子结晶处理单元模块与空间隔震模块固定连接；所述指令处理I/O面板通过信号连接线与电子单元模块连接；数据处理I/O面板通过数据连接线与电子单元模块连接；大分子结晶处理单元模块通过信号连接线和数据连接线与温控电子单元模块和电子单元模块连接；空间隔震模块通过信号连接线和数据连接线与电子单元模块连接。

所述空间隔震模块设置于所述外壳底部。

相应地，本发明还提供了一种利用上述装置进行实验的方法，该方法主要实现过程为：采集温控电子单元模块获取的温度数据，将所述温度数据与温度阈值a1比较，若T≤a1，则发出加热信号使大分子结晶处理单元进行加热，若a1Ta2，则温控电子单元模块无动作；若T≥a2，则发出冷却信号使大分子结晶处理单元降温；同时，当空间隔振模块采集到空间隔震模块上的位移传感器和加速度传感器的数据，与振动阈值b1比较，若大分子结晶处理单元模块的振动值X≥b1，则空间隔振模块发出隔振信号至空间隔振模块中的执行器，降低外界振动环境对实验装置的干扰，否则空间隔振模块无动作；在在轨阶段，当大分子结晶温控电子单元模块采集到温控电子单元模块的温度数据，与温度阈值a3比较，若T≤a3，则发出加热信号使大分子结晶处理单元进行加热，若a3Ta4，则温控电子单元模块将满足实验要求的温度信号发送至电子单元模块，若T≥a4，则发出冷却信号使大分子结晶处理单元进行降温；同时，当空间隔振模块采集到位移传感器和加速度传感器的数据，与振动阈值b2比较，若X≥b2，则空间隔振模块发出隔振信号至执行器，降低外界振动环境对实验装置的干扰，否则空间隔振模块将满足振动指标的信号发送至电子单元模块。

a1和a3取值范围均为[3℃，24℃]，且a3a1；a2和a4取值范围均为[25℃，60℃]，且a4≥a2；b1取值范围为[1×10^-2g₀，0.5g₀]；b2取值范围为[2×10^-5g₀，3×10^-3g₀]；₀为地球表面重力加速度，值为9.8m/s²。