[发明专利]一种可模拟超高压环境的磁控软材料性能检测装置

说明书

本发明涉及高静水压下软材料的力学性能测试技术领域，具体涉及一种可模拟超高静水压环境的磁控软材料性能检测装置。本发明的可模拟超高压环境的磁控软材料性能检测装置包括X、Y、Z方向磁发生装置、高压环境舱和观察装置。本发明利用三组用于产生不同方向磁场的磁发生装置用于产生磁场强度大小与方向可控的磁场，以满足对软材料样条的磁化端施加载荷的目的，并利用显微观察装置对高压环境内软材料在磁场力作用下的力学行为进行观察与记录，以此来对其材料特性进行反推和求解。

技术领域

本发明涉及高静水压下软材料的力学性能测试技术领域，具体涉及一种可模拟超高静水压环境的磁控软材料性能检测装置。

背景技术

随着人类对海洋的探索不断加深，面向多种需求的水下无人机、水下机器人技术不断革新。近年来，水下软体机器人由于其无噪声，仿生性与环境亲和性好，隐蔽性极佳的特点，成为了水下机器人领域的研究热点之一。

水下软体机器人使用功能软材料构成驱动机构，常见的功能软材料包括IPMC，SMA，DE等。这些功能软材料本身刚度不大，在不考虑水压的时能够正常的利用其驱动原理为机器人提供动力。但随着深度增加，功能软材料的工作特性随着外界压力的增大出现了巨大的变化，在过去的科研试验中出现了不能正常工作的情况，因此需要在实验室中对高压水环境进行模拟，通过实验测试得到高水压下的材料性能。

对于一般的软材料，可以通过拉伸机等设备，根据超弹性材料模型对试验测试数据进行拟合，得到相关的材料性能，但不能得到高压下材料的特性。现有的模拟高压环境的装置，例如金刚石对顶砧，可以最高得到1TPa的压强，但不能模拟水环境，只能通过光谱的方式得到样品的性能；中科院的液体环境高温高压极端条件实验子系统，可以模拟最大0.5GPa水压，但仪器设备昂贵，而且不能对样品条进行操控。

中国专利公开号CN204773698U公布了一种微型超高压设备，但该装置不能提供观察腔室，而是用来进行压缩加工。因此，要在高压环境下通过磁控手段探究软体材料的特性，需要设计一种可以承受超高静水压的观察装置以及磁操控配套装备。中国专利公开号CN110216667公布了一种磁控软体机器人的可控磁化系统，但该装置目的在于控制软体机器人磁化，并在外部磁场的控制下按轨迹运动，其设计与工装没有进行高压环境的模拟，不适用于解决软体材料在高压环境下下发生磁控变形的场景。

发明内容

基于此，本发明给出一种可模拟超高压环境的磁控软材料性能检测装置，该装置可以在实验室等常压环境下，利用高压环境舱模拟超高压环境，并利用磁场对高压环境舱中的软材料样条进行加载，通过观测其变形、表面裂纹等现象，得到超高压下功能软材料的材料特性，并预测在超高压环境中材料的行为。

为解决上述技术问题，本发明采用的具体技术方案概述如下：

一种可模拟超高压环境的磁控软材料性能检测装置，包括，下托盘支架1、下托盘2、安装平台3、Z方向磁发生装置4、上托盘5、Y方向磁发生装置6、X方向磁发生装置8、观察平台9、高压环境舱10和上托盘支架11，所述下托盘支架1固接在安装平台3下方，所述下托盘2固接在下托盘支架1下端，所述上托盘支架11固接在所述安装平台3上方，所述上托盘5固接在所述上托盘支架11上端，所述Z方向磁发生装置4包括上端Z方向磁发生装置和下端Z方向磁发生装置，所述上端Z方向磁发生装置设置在所述上托盘5中，所述下端Z方向磁发生装置设置在所述下托盘2中，所述安装平台3上端中部设置有凹槽，所述观察平台9设置在所述凹槽中，在凹槽两侧对称设置有挡板一和挡板二，所述Y方向磁发生装置6包括前Y方向磁发生装置和后Y方向磁发生装置，所述前Y方向磁发生装置固接在所述挡板一上，所述后Y方向磁发生装置固接在所述挡板二上，所述高压环境舱10和所述X方向磁发生装置均设置在所述观察平台9上，所述X方向磁发生装置包括左X方向磁发生装置和右X方向磁发生装置，所述左X方向磁发生装置和右X方向磁发生装置对称设置在所述高压环境舱10的两侧。