[发明专利]电磁智能材料力电磁耦合行为的鼓泡实验装置及测试方法

摘要

本发明公开了一种电磁智能材料力电磁耦合行为的鼓泡实验装置及测试方法。本发明在力电磁三场全耦合作用下采用鼓泡法促使被测薄膜材料发生弹性变形、塑性变形、界面开裂甚至薄膜自身断裂，在此过程中该装置实现了对被测材料力学、电学和磁学响应的实时测试，有利于获得功能性薄膜材料多方面的信息，有利于对其内部机制了解得更加清楚和透彻；在现有油压鼓泡加载装置中，首次采用闭环控制方式来控制油压加载，并实现多种油压加载方式，进而拓宽了鼓泡测试装置的表征功能；采用投影散斑和数字图像相关技术，实现对薄膜样品非接触式三维变形测试，并且使得位移测量精度提高到20nm；有利于研究新型功能性薄膜材料的力学、电学和磁学的综合性能。

主权项

一种鼓泡实验装置，其特征在于，所述装置包括：计算机（1）、驱动系统（2）、微型油压泵（11）、油压鼓泡装置（3）、油管（16）、薄膜样品（5）、光学测试系统、数据采集处理器（7）、油压传感器（10）、电场加载及电学量测试系统、磁场加载及标定系统、以及磁学量测试系统；其中，计算机（1）连接至驱动系统（2），驱动系统（2）连接至微型油压泵（11），通过油管（16）连接至油压鼓泡装置（3），油压鼓泡装置（3）上放置薄膜样品（5）；在薄膜样品（5）上连接电场加载及电学量测试系统，薄膜样品（5）周围加装磁场加载及标定系统，在薄膜样品（5）的上方设置光学测试系统和磁学量测试系统，并连接至计算机（1）；油压传感器（10）内置在油压鼓泡装置（3）中，并通过数据采集处理器（7）连接至计算机（1）；进一步：所述驱动系统（2）采用伺服电机以及控制器；所述电场加载及电学量测试系统是索亚—托尔S‑T电路（8）；所述磁场加载系统包括螺线管（9）、以及与螺线管（9）串联的励磁电源（28）和电流表（27）；所述磁学量测试系统包括放置在薄膜样品（5）上的发射光路（12）和接收光路（15），以及与接收光路（15）依次相连接的前置放大器（32）和信号检测主机（33）；光学测试系统包括放置在薄膜样品（5）上的CCD相机（13）、激光器和在激光器与薄膜样品之间的投影散斑片（14）；以及与CCD相机相连接的高性能图形处理工作站（34）。