一种用于测量微纳米尺度纤维力学性能的装置的制作方法

本实用新型涉及微纳米尺度的纤维力学特性的测试领域，尤其涉及一种用于测量微纳米尺度纤维力学性能的装置。

背景技术：

纳米技术(nanotechnology)，也称毫微技术，是研究结构尺寸在1纳米至100纳米范围内材料的性质和应用的一种技术。1981年扫描隧道显微镜实用新型后，诞生了一门以1到100纳米长度为研究分子世界，它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。因此，纳米技术其实就是一种用单个原子、分子制造物质的技术。而现在的测量微纳米尺度纤维力学性能的装置存在纤维材料(包括微纳米纤维材料)制样难，测量的样品比较单元，且测量的数据的精度不高的问题，

为解决上述问题，本申请中提出一种用于测量微纳米尺度纤维力学性能的装置。

技术实现要素：

(一)实用新型目的

为解决背景技术中存在的技术问题，本实用新型提出一种用于测量微纳米尺度纤维力学性能的装置，可以对多种纤维样品进行测试，且高精度温度控制，且便于横梁熔断，便于观察纤维测试状态和解决了纤维材料制样难的问题。

(二)技术方案

为解决上述问题，本实用新型提供了一种用于测量微纳米尺度纤维力学性能的装置，包括机壳、力传感器模块、样品、拉伸模块、样品台和控制中心模块；力传感器模块和拉伸模块分别安装在底板上，且力传感器模块上设置有力传感器模块夹头，拉伸模块上设置有拉伸模块夹头；力传感器模块夹头和拉伸模块夹头之间设置有样品台；

样品台包括横梁、样品台突出端、固定纤维平面、立柱、样品台固定座和样品台卡板；固定纤维平面的两端设置有立柱，立柱之间设置有横梁，立柱远离固定纤维平面的侧壁与样品台卡板的一端连接，样品台卡板的另一端与样品台固定座连接，立柱上与样品台固定座平行方向的两端分别设置有样品台突出端；样品台固定座分别与力传感器模块夹头和拉伸模块夹头卡合连接；样品设置在固定限位平面上；

底板上安装有承重板，承重板上分别安装有热熔器模块、制冷模块、温度传感器、照明模块、加热模块和腔室温控搅拌叶轮；热熔器模块包括热熔器头和热熔器过渡杆；热熔器过渡杆的一端与热熔器头连接，热熔器头位于样品台的后侧。

优选的，底板上设置有控制中心模块，控制中心模块的与力传感器模块、拉伸模块、热熔器模块、制冷模块、温度传感器、照明模块、加热模块和腔室温控搅拌叶轮信号连接，且控制中心模块的输出端与计算机信号连接。

优选的，底板上设置有机壳，机壳上设置有密封门，密封门上设置有纤维观察窗。

优选的，机壳上设置有拉伸模块左右微调旋钮和拉伸模块高低调节旋钮，拉伸模块左右微调旋钮和拉伸模块高低调节旋钮与拉伸模块连接。

优选的，底板上设置有指示灯和船型开关。

本实用新型的上述技术方案具有如下有益的技术效果：可以在同一设备上进行常规纤维、特种纤维、微纳米尺度的纤维拉伸，涵盖了各种纤维样品；通过制冷模块，加热模块以及叶轮的搅拌，实现了高精度的温度控制；高精度的热熔模块，对力传感器模块和纤维的受力影响降到最低，热熔器的头端可以加工成各种形状来便于样品台横梁的熔断；密封的暗室内侧面打光，方便实验者通过纤维观察窗来观察各种纤维(包括微纳米纤维)的状态，同时密封的腔室排除了外界环境对力传感器和纤维材料的影响；该设备实现了线下在样品台上制取纤维样品，解决了纤维材料(包括微纳米纤维材料)制样难的问题，创新设计的样品台，除了实现线下制样，也最大限度地保护了制样过程中对纤维的损伤。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种用于测量微纳米尺度纤维力学性能的装置的结构示意图。

图2为本实用新型提出的一种用于测量微纳米尺度纤维力学性能的装置内部的结构示意图。

图3为本实用新型提出的一种用于测量微纳米尺度纤维力学性能的装置中样品台的结构示意图。

图4为本实用新型提出的一种用于测量微纳米尺度纤维力学性能的装置中力传感器模块夹头和拉伸模块夹头与样品台连接关系的结构示意图。

图5为本实用新型提出的一种用于测量微纳米尺度纤维力学性能的装置中热熔器的结构示意图。

附图标记：

1、机壳；2、纤维观察窗；3、密封门；4、指示灯；5、拉伸模块左右微调旋钮；6、底板；7、船型开关；8、拉伸模块高低调节旋钮；9、热熔器模块；10、制冷模块；11、温度传感器；12、力传感器模块；13、样品；14、照明模块；15、承重板；16、拉伸模块；17、加热模块；18、腔室温控搅拌叶轮；19、横梁；20、样品台突出端；21、固定纤维平面；22、立柱；23、样品台固定座；24、样品台卡板；25、力传感器模块夹头；26、拉伸模块夹头；27、热熔器头；28、热熔器过度杆。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

如图1-5所示，本实用新型提出的一种用于测量微纳米尺度纤维力学性能的装置，包括机壳1、力传感器模块12、样品13、拉伸模块16、样品台和控制中心模块；力传感器模块12和拉伸模块16分别安装在底板6上，且力传感器模块12上设置有力传感器模块夹头25，拉伸模块16上设置有拉伸模块夹头26；力传感器模块夹头25和拉伸模块夹头26之间设置有样品台；

样品台包括横梁19、样品台突出端20、固定纤维平面21、立柱22、样品台固定座23和样品台卡板24；固定纤维平面21的两端设置有立柱22，立柱22之间设置有横梁19，立柱22远离固定纤维平面21的侧壁与样品台卡板24的一端连接，样品台卡板24的另一端与样品台固定座23连接，立柱22上与样品台固定座23平行方向的两端分别设置有样品台突出端20；样品台固定座23分别与力传感器模块夹头25和拉伸模块夹头26卡合连接；样品13设置在固定限位平面21上；

底板6上安装有承重板15，承重板15上分别安装有热熔器模块9、制冷模块10、温度传感器11、照明模块14、加热模块17和腔室温控搅拌叶轮18；热熔器模块9包括热熔器头27和热熔器过渡杆28；热熔器过渡杆28的一端与热熔器头27连接，热熔器头27位于样品台的后侧。

本实用新型中，首先将纤维样品13的两端放置于样品台上的固定纤维平面21上，通过粘合剂将纤维样品13的两端固定在固定纤维平面21上，再通过样品台固定座23将样品台固定在力传感器模块夹头25和拉伸模块夹头26上，可通过调节拉伸模块左右微调旋钮5和拉伸模块高低调节旋钮8来调节拉伸模块夹头26的位置，接着，将设备上电，设定好使用温度，盖上密封门3，通过制冷模块10和加热模块17来控制腔室内的温度，然后，点亮照明模块14，通过纤维观察窗2来观察纤维的状态，最后，启动热熔器模块9将样品台的2个横梁19熔断，并通过电脑端的软件来进行纤维的强力数据测试和分析。

在一个可选的实施例中，底板6上设置有控制中心模块，控制中心模块的与力传感器模块12、拉伸模块16、热熔器模块9、制冷模块10、温度传感器11、照明模块14、加热模块17和腔室温控搅拌叶轮18信号连接，且控制中心模块的输出端与计算机信号连接，通过制冷模块10，加热模块17以及叶轮的搅拌，实现了高精度的温度控制，高精度的热熔器模块9，对力传感器模块和纤维的受力影响降到最低，热熔器的头端可以加工成各种形状来便于样品台横梁的熔断。

在一个可选的实施例中，机壳1设置在底板6上，机壳1上设置有密封门3，密封门3上设置有纤维观察窗2，密封的暗室内侧面打光，方便实验者通过纤维观察窗2来观察各种纤维的状态，同时密封的腔室排除了外界环境对力传感器和纤维材料的影响。

在一个可选的实施例中，机壳1上设置有拉伸模块左右微调旋钮5和拉伸模块高低调节旋钮8，拉伸模块左右微调旋钮5和拉伸模块高低调节旋钮8与拉伸模块16连接，通过拉伸模块左右微调旋钮5和拉伸模块高低调节旋钮8来调节拉伸模块夹头26的位置。

在一个可选的实施例中，底板6上设置有指示灯4和船型开关7。

工作原理：通过样品台来线下制取样品，然后把带有样品的样品台竖直插入装置的力传感器模块夹头25和拉伸模块26夹头上，固定好之后，通过左拉伸模块左右微调旋钮5和拉伸模块高低调节旋钮8来准确定位样品台的空间位置，然后通过热熔器模块9将样品台两侧的横梁19熔断，此时，只剩下纤维的两端固定在力传感器模块12和拉伸模块16上，然后电脑端软件通过控制中心模块对装置进行控制，通过拉伸装置的移动和力传感器模块数据的采集，来获取实验过程的数据，通过对实验数据的分析来得到纤维材料的力学性能；样品台放置在封闭的腔室内，通过控温模块来控制腔室内的温度，可测量样品在一定的温度环境下的力学性能，实验过程中可通过纤维观察窗口来观察实验过程。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。