[发明专利]一种测量接触面之间滑移或分离运动的实验装置

权利要求书

1.一种测量接触面之间滑移或分离运动的实验装置，其特征在于，包括固定架(1)、施力件(2)、连接杆(4)、第一激振器(5)、基座(7)、数据采集器(8)、摩擦纳米发电机(9)与弹性件(12)；

所述基座(7)的顶部固定安装有所述固定架(1)，并在所述固定架(1)与所述基座(7)之间形成实验空间；

所述固定架(1)设置有用于对所述施力件(2)进行竖直导向的导向结构；所述实验空间内容置有被测上试件(10)和被测下试件(6)，所述被测下试件(6)固定安装于所述基座(7)的顶面，所述被测上试件(10)置于所述被测下试件(6)的顶面；

所述施力件(2)通过所述导向结构置于所述被测上试件(10)顶面，用于对所述被测上试件(10)施加沿竖直方向的法向载荷；

所述弹性件(12)一端固定连接于所述被测上试件(10)的一侧表面，另一端通过沿水平方向设置的所述连接杆(4)与所述第一激振器(5)的输出端固定连接，所述第一激振器(5)用于对所述被测上试件(10)提供沿水平方向的切向载荷；

所述摩擦纳米发电机(9)固定安装于所述被测上试件(10)和所述被测下试件(6)的一侧表面，用于在所述被测上试件(10)与所述被测下试件(6)的带动下产生电信号；

所述数据采集器(8)与所述摩擦纳米发电机(9)电连接，用于采集所述摩擦纳米发电机(9)产生的电信号。

2.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述摩擦纳米发电机(9)包括第一基板、第二基板、第一导电层、第二导电层、正摩擦层(15)以及负摩擦层(17)；

所述第一基板与所述第二基板沿竖直方向相对设置，所述第一基板固定连接于所述被测上试件(10)的一侧表面，所述第二基板固定连接于所述被测下试件(6)的一侧表面；

沿所述第一基板朝向所述第二基板的方向，所述第一基板、所述第一导电层和所述正摩擦层(15)依次层叠设置，所述负摩擦层(17)、所述第二导电层和所述第二基板依次层叠设置；

所述正摩擦层(15)与所述负摩擦层(17)紧密贴合，并随所述被测上试件(10)与所述被测下试件(6)的相对运动产生电荷；

所述第一基板与所述第二基板均为绝缘材料制成；

所述正摩擦层(15)为易失电子材料制成；

所述负摩擦层(17)为易得电子材料制成；

所述第一导电层以及所述第二导电层均通过导线(16)与数据采集器(8)连接。

3.如权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述第一基板与所述第二基板均采用亚克力板制成；

所述第一导电层与所述第二导电层均为金属层；

所述正摩擦层(15)的材料为聚酰胺、聚甲醛和聚氨酯中的一种或者任意组合；

所述负摩擦层(17)的材料为聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或者任意组合。

4.如权利要求3所述的实验装置，其特征在于，所述正摩擦层(15)与所述负摩擦层(17)的表面均刻蚀有纳米结构，可以增强所述摩擦纳米发电机(9)的摩擦起电效应的强度；

所述第一基板和所述第二基板均为L形亚克力板，方便粘贴。

5.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述导向结构为开口；

所述被测上试件(10)为平板；

所述被测下试件(6)为带凸台的平板；

所述被测上试件(10)的下表面与所述凸台的顶面贴合。

6.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述施力件(2)与所述被测上试件(10)相接触的一端的形状为球形、半圆柱形或长方形，用于对所述被测上试件(10)施加点载荷、线载荷或面载荷。

7.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，还包括置于所述施力件(2)顶部的砝码(3)，所述砝码(3)用于调节沿竖直方向的法向载荷。