导电高分子复合材料外场响应行为的检测装置的制作方法

本实用新型涉及导电高分子复合材料性能测试技术领域，尤其涉及一种导电高分子复合材料外场响应行为的检测装置。

背景技术：

众所周知的：导电高分子复合材料在温度场、应力场、有机溶剂等外场中表现出刺激-响应特性，这使该材料常作为自控温发热材料、过流及过温保护器、传感元器件等广泛应用。其基本原理是导电高分子复合材料在受到温度场、压力场、有机溶剂等外场刺激时，其导电粒子间的相对位置发生变化，这使材料中的导电网络发生破坏和重组，电阻随之发生改变。对导电高分子复合材料的外场响应行为进行检测可为材料的应用提供理论基础和实验依据。然而，在实际研究中，进行导电高分子复合材料外场响应行为的检测装置或多或少存在测试量程小，灵敏度低，操作繁琐、装置搭接拆卸复杂等技术问题，且成本高昂、不便于进行测试和使用。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种操作方便、测试范围广、低成本等特点，并且可以检测导电高分子复合材料在应力、温度、气体等不同外场环境下导电响应情况的导电高分子复合材料外场响应行为的检测装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：导电高分子复合材料外场响应行为的检测装置，包括：数据处理器、电阻测试装置、应力敏感测试装置、温度敏感测试装置以及气体敏感测试装置；

所述电阻测试装置与数据处理器电连接，所述电阻测试装置具有正电极接线端和负电极接线端；

所述应力敏感测试装置包括电子万能试验机；所述电子万能试验机上设置有用于夹紧导电高分子复合材料的电子万能试验机金属夹具；所述电子万能试验机金属夹具上夹紧的导电高分子复合材料一端设置有应力检测正电极以及应力检测负电极；所述应力检测正电极与电阻测试装置的正电极接线端电连接，应力检测负电极与电阻测试装置的负电极接线端电连接；

所述温度敏感测试装置包括加热器、加热容器以及控制加热器加热温度的升降温控制仪；所述加热容器内设置有温度检测正电极以及温度检测负电极；所述温度检测正电极与电阻测试装置的正电极接线端电连接，所述温度检测负电极与电阻测试装置的负电极接线端电连接；

所述气体敏感测试装置包括测试瓶；所述测试瓶具有密闭测试瓶内腔的瓶盖；所述瓶盖上设置有贯穿瓶盖延伸到测试瓶内的气体测试正电极和气体测试负电极；

所述气体测试正电极与电阻测试装置的正电极接线端电连接，所述气体测试负电极与电阻测试装置的负电极接线端电连接。

进一步的，所述电阻测试装置的正电极接线端设置有第一换向开关，所述电阻测试装置的负电极接线端设置有第二换向开关；所述电阻测试装置的正电极接线端通过第一换向开关分别与应力检测正电极、温度检测正电极、气体测试正电极电连接；

所述电阻测试装置的负电极接线端通过第二换向开关分别与应力检测负电极、温度检测负电极、气体测试负电极电连接。

优选的，所述电子万能试验机金属夹具包括上夹具和下夹具；所述上夹具和下夹具均包括两块夹板；所述两块夹板之间具有间隙，所述夹板上设置有调节两块夹板之间间距的位置调节装置；两块夹板的间隙内，在两块夹板的对侧面上均设置有绝缘层。

优选的，所述绝缘层为绝缘橡胶垫。

优选的，所述数据处理器采用电脑。

优选的，所述电阻测试装置采用数字万用表。

进一步的，所述温度敏感测试装置还包括支架；所述支架具有横梁，所述横梁位于加热容器上方，所述横梁上设置有绝缘绳索，所述绝缘绳索延伸到加热容器内。

优选的，所述测试瓶采用锥形瓶。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的导电高分子复合材料外场响应行为的检测装置由于包括应力敏感测试装置、温度敏感测试装置以及气体敏感测试装置；因此能够对导电高分子复合材料在不同外场中的相应情况进行检测；同时本实用新型所述的导电高分子复合材料外场响应行为的检测装置操作简单、测试范围广、使用方便，并且可以根据需要选择性的对导电高分子复合材料的应力敏感、温度敏感或气体敏感等外场响应进行检测。

附图说明

图1是本实用新型实施例中导电高分子复合材料外场响应行为的检测装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中导电高分子复合材料外场响应行为的检测装置对符合材料进行拉伸敏感行为测试时的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中电子万能试验机金属夹具的结构示意图；

图4是本实用新型实施例中导电高分子复合材料外场响应行为的检测装置对符合材料进行温度敏感行为测试时的结构示意图；

图5是本实用新型实施例中导电高分子复合材料外场响应行为的检测装置对符合材料进行气体敏感行为测试时的结构示意图；

图中标示：1-数据处理器，2-电阻测试装置，3-应力敏感测试装置，31-电子万能试验机，4-温度敏感测试装置，41-加热器，42-加热容器，43-温度检测正电极，44-温度检测负电极，45-升降温控制仪，46-支架，47-绝缘绳索，5-气体敏感测试装置，51-测试瓶，52-气体测试正电极，53-气体测试负电极，54-瓶盖，6-电子万能试验机金属夹具，61-上夹具，62-下夹具，63-夹板，64-绝缘层，65-间隙调节装置，66-应力检测负电极，67-应力检测正电极，7-导电高分子复合材料。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例

如图1至图5所示，本实用新型所述的导电高分子复合材料外场响应行为的检测装置，包括：数据处理器1、电阻测试装置2、应力敏感测试装置3、温度敏感测试装置4以及气体敏感测试装置5；

所述电阻测试装置2与数据处理器1电连接，所述电阻测试装置2具有正电极接线端和负电极接线端；

所述应力敏感测试装置3包括电子万能试验机31；所述电子万能试验机31上设置有用于夹紧导电高分子复合材料的电子万能试验机金属夹具6；所述电子万能试验机金属夹具6上夹紧的电高分子复合材料7一端设置有应力检测正电极67以及应力检测负电极66；所述应力检测正电极67与电阻测试装置2的正电极接线端电连接，应力检测负电极66与电阻测试装置2的负电极接线端电连接；

所述温度敏感测试装置4包括加热器41、加热容器42以及控制加热器41加热温度的升降温控制仪45；所述加热容器42内设置有温度检测负电极44以及温度检测正电极43；所述温度检测正电极43与电阻测试装置2的正电极接线端电连接，所述温度检测负电极44与电阻测试装置2的负电极接线端电连接；

所述气体敏感测试装置5包括测试瓶51；所述测试瓶51具有密闭测试瓶内腔的瓶盖54；所述瓶盖54上设置有贯穿瓶盖54延伸到测试瓶51内的气体测试正电极52和气体测试负电极53；

所述气体测试正电极52与电阻测试装置2的正电极接线端电连接，所述气体测试负电极53与电阻测试装置2的负电极接线端电连接。

具体的，电阻测试装置2的主要作用是实现对导电高分子复合材料导电时电阻的检测，从而测试得到导电高分子复合材料在对应情况下的导电能力。

所述数据处理器1的主要作用是将电阻测试装置2测试得到的数据进行处理，同时也可以实现对电阻测试装置2检测导电高分子复合材料的控制。

在使用的过程中：

1、当需要对导电高分子复合材料在应力敏感外场下的响应行为进行检测时，首先切断温度敏感测试装置4以及气体敏感测试装置5与所述电阻测试装置2的正电极接线端和负电极接线端之间的电连接；具体的可以通过设置开关实现，也可以直接切断导线。

然后将导电高分子复合材料7装夹在电子万能试验机金属夹具6上，同时保证所述应力检测正电极67与电阻测试装置2的正电极接线端电连接，应力检测负电极66与电阻测试装置2的负电极接线端电连接；同时启动数据处理器1和电子万能试验机31。电子万能试验机31通过电子万能试验机金属夹具6对高分子复合材料7进行拉伸测试；同时数据处理器1控制电阻测试装置2对电子万能试验机金属夹具6上的导电高分子复合材料7的电阻进行检测，同时电阻测试装置2将检测到的数据传输到数据处理器1；从而检测到高分子复合材料7在应力变化下的导电响应行为。

2、当需要对导电高分子复合材料在温度敏感外场下的响应行为进行检测时，首先切断应力敏感测试装置3以及气体敏感测试装置5与所述电阻测试装置2的正电极接线端和负电极接线端之间的电连接；具体的可以通过设置开关实现，也可以直接切断导线。

然后向加热容器42内添加甲基硅油，同时将导电高分子复合材料7放入到加热容器42内，并且使得导电高分子复合材料7的两端分别与温度检测正电极43和温度检测负电极44电连接。

同时启动数据处理器1、加热器41以及升降温控制仪45。升降温控制仪45控制加热器41以不同加热温度对导电高分子复合材料7进行加热；同时数据处理器1控制电阻测试装置2对导电高分子复合材料7的电阻进行检测，然后电阻测试装置2将检测到的数据传输到数据处理器1；从而检测到高分子复合材料7在温度变化下的导电响应行为。

3、当需要对导电高分子复合材料在气体敏感外场下的响应行为进行检测时，首先切断应力敏感测试装置3以及温度敏感测试装置4与所述电阻测试装置2的正电极接线端和负电极接线端之间的电连接；具体的可以通过设置开关实现，也可以直接切断导线。

然后将导电高分子复合材料7放入到测试瓶51内，测试瓶51内已提前充入一种测试气体，导电高分子复合材料7的两端分别与气体检测负电极53和气体检测正电极52电连接；然后通过瓶盖54密闭测试瓶51。

同时启动数据处理器1以及电阻测试装置2；通过数据处理器1控制电阻测试装置2对导电高分子复合材料7的电阻进行检测，然后电阻测试装置2将检测到的数据传输到数据处理器1；检测完成后；更换提前充好待测试气体的测试瓶51；然后对导电高分子复合材料7的电阻再进行检测，直到导电高分子复合材料7在所有测试目标气体的环境中均完成检测。从而检测到高分子复合材料7在气体变化下的导电响应行为。

综上所述，本实用新型提供的导电高分子复合材料外场响应行为的检测装置由于包括应力敏感测试装置3、温度敏感测试装置4以及气体敏感测试装置5；因此能够对导电高分子复合材料在不同外场中的相应情况进行检测；同时本实用新型所述的导电高分子复合材料外场响应行为的检测装置操作简单、测试范围广、使用方便，并且可以根据需要选择性的对导电高分子复合材料的应力敏感、温度敏感或气体敏感等外场响应进行检测。

为了便于，导电高分子复合材料外场响应行为的检测装置对导电高分子复合材料7在不同外场情况下进行检测的切换；进一步的，所述电阻测试装置2的正电极接线端设置有第一换向开关21，所述电阻测试装置2的负电极接线端设置有第二换向开关22；所述电阻测试装置2的正电极接线端通过第一换向开关21分别与应力检测正电极67、温度检测正电极43、气体测试正电极52电连接；

所述电阻测试装置2的负电极接线端通过第二换向开关22分别与应力检测负电极66、温度检测负电极44、气体测试负电极53电连接。

通过设置第一换向开关21和第二换向开关22，从而可以实现各个监测装置之间的切换，从而使得数据处理器1、电阻测试装置2以及应力敏感测试装置3组合形成应力敏感测试系统或者数据处理器1、电阻测试装置2以及温度敏感测试装置4组合形成温度敏感测试系统或者数据处理器1、电阻测试装置2以及气体敏感测试装置5组合形成气体敏感测试系统。

为了便于对导电高分子复合材料7的夹紧，同时便于导电高分子复合材料7的拉伸试验和电阻的检测同时进行。如图3所示，优选的，所述电子万能试验机金属夹具6包括上夹具61和下夹具62；所述上夹具61和下夹具62均包括两块夹板63；所述两块夹板63之间具有间隙，所述夹板63上设置有调节两块夹板63之间间距的间隙调节装置65；两块夹板63的间隙内，在两块夹板63的对侧面上均设置有绝缘层64。

所示绝缘层64是避免电子万能试验机金属夹具6通电，可以采用各种绝缘材料制造；为了降低成本，便于制造，同时保证绝缘效果；所述绝缘层64为绝缘橡胶垫。

所述数据处理器1的主要作用是将电阻测试装置2测试得到的数据进行处理，同时也可以实现对电阻测试装置2检测导电高分子复合材料的控制。所述数据处理器1可以采用多种设备实现，比如单片机；为了便于操作，同时降低成本所述数据处理器1采用电脑。

具体的，当数据处理器1采用电脑对电阻测试装置2进行控制和处理电阻测试装置2检测到的数据时，可以按照以下方式进行：

设计人员可以根据检测数据的需要，自行在电脑上编写控制程序对电阻测试装置2进行控制。比如：使用Labview语言开发的控制电阻测试装置2的测控程序；所述使用Labview语言自主开发的测控程序安装在电脑上、电脑通过数据线与电阻测试装置2连接，通过电脑上的测控程序可以实时记录电阻测试装置测量的电阻值及测试时间。

进一步的，当数据处理器1采用电脑时，也可以通过电脑控制电子万能试验机31，实现电子万能试验机31对导电高分子复合材料7的拉伸试验和电阻测试装置2对导电高分子复合材料7电阻的检测同步进行。

具体的，所述电子万能试验机31通过数据线与电脑连接，在电脑上安装控制电子万能试验机31运行状态的程序，通过操作人员根据测试需要编辑不同的程序，可以使电子万能试验机31进行固定拉伸或压缩速率，应变从0依次至某一应变值做循环拉伸或压缩；固定应变，拉伸或压缩速率从0依次至某一速率做循环拉伸或压缩；固定拉伸或压缩速率，应变递增或递减时做循环拉伸或压缩；固定拉伸或压缩应变，速率递增或递减时做循环拉伸或压缩；应变从0以某一速率至拉断或压缩；某一固定应变，以某一速率拉伸或压缩至一定应变后停留一段时间，后以相同速率降至初始应变，再依次进行前述循环拉伸或压缩。

为了降低成本，便于操作，优选的，所述电阻测试装置2采用数字万用表。

为了使得导电高分子复合材料7在加热容器42内进行加热时，能够均匀受热；同时避免导电高分子复合材料7与加热容器42接触；进一步的，所述温度敏感测试装置4还包括支架46；所述支架46具有横梁，所述横梁位于加热容器42上方，所述横梁上设置有绝缘绳索47，所述绝缘绳索47延伸到加热容器42内。通过设置支架46，并且在支架46上设置绝缘绳索47；通过绝缘绳索47能够将导电高分子复合材料7悬吊在加热容器42的中央。

为了降低成本，优选的，所述测试瓶51采用锥形瓶。