1.本发明属于微纳米制造领域，涉及一种柔性聚合物表面上金属纳米裂纹的自动化制造装置及使用方法。
背景技术：2.裂纹通常被认为是影响结构使用寿命的一种缺陷。然而，利用纳米裂纹也可以制造超灵敏应变传感器。这种基于纳米裂纹的超灵敏应变传感器由柔性衬底和带有近似平行纳米裂纹的金属薄膜组成，其通过测量应变载荷下裂纹的开合程度导致的金属薄膜的电阻阻值的变化量，从而测得应变载荷的大小。基于纳米裂纹的超灵敏应变传感器核心部分是带有纳米裂纹的金属薄膜，因此，纳米裂纹的制造是传感器的制造关键。
3.为了实现裂纹的可控、自动化的制造，设计一种柔性聚合物表面金属纳米裂纹的自动化制造装置显得尤为必要。
技术实现要素：4.根据上述提出的技术问题，本发明提供了一种用于柔性聚合物表面金属纳米裂纹的自动化制造装置。
5.本发明采用的技术方案如下：
6.一种柔性聚合物表面金属纳米裂纹的自动化制造装置，所述的自动化制造装置包括：转轴模块2，转轴固定模块3，加载模块4，支撑结构5，底座6，驱动模块7，传动模块8，固定转轴9，辅助转轴模块10。在装置使用过程中，复合薄膜1依靠其自身粘性附着于传动模块8表面。所述的底座6与支撑结构5构成装置支架，支撑结构5包括左右两个支撑板，左右支撑板垂直设于底座6上，且两个支撑板之间保持平行；驱动模块7通过传动模块8与加载模块4进行连接；纳米裂纹制造区域位于转轴模块2处，转轴模块2通过转轴固定模块3与支撑结构5 固定；固定转轴9和辅助转轴模块10避免加载过程中，复合薄膜1与驱动模块 7、加载模块4相接触。
7.所述的驱动模块7包括步进电机、步进驱动器和步进控制器，其中步进电机位于底座6上方，步进电机通过传动模块8与加载模块4连接。步进电机通过步进驱动器、步进控制器控制，用于对加载模块4的驱动，从而实现纳米裂纹的自动化制造。
8.所述的加载模块4为不同质量的砝码，通过传动模块8与驱动模块7相连。通过更换不同质量的砝码，可以保持复合薄膜1的两端与转轴模块2的表面相切，并且保持复合薄膜1的两端垂直于底座6。并且通过更换不同质量的砝码，从而控制制造纳米裂纹所添加的载荷。
9.所述的转轴模块2包括不同直径的圆柱转轴。所述转轴模块2通过转轴固定模块3固定于支撑结构5的上方，两个转轴固定模块3与左右支撑板之间采用螺栓连接。所述转轴固定模块3上设计有半圆形凹槽，凹槽直径不小于所有圆柱转轴中的最小转轴的直径，所述左右支撑板顶部的中间位置设有半圆形凹槽，凹槽直径不小于所有转轴中的最小圆柱转轴
的直径。左右支撑结构5上设计有异形直槽通孔，用于固定可调的螺栓。具体的，圆柱转轴放置在左右支撑结构 5的半圆形凹槽上，利用转轴固定模块3的半圆形凹槽和左、右支撑结构5的半圆形凹槽以及螺栓固定圆柱转轴，以确保转轴模块2能够和左右支撑结构5上的圆弧通孔配合周向固定圆柱转轴。转轴固定模块3上设置有异形直槽通孔，与左右支撑结构5上异形直槽通孔的位置相对应，以用于螺栓轴向固定圆柱转轴。
[0010][0011]
所述的固定转轴9包括两根相同直径的圆柱转轴，固定转轴9位于左右两个支撑板之间，两固定转轴的相对位置可以处于相同高度或者错位高度。其中，转轴模块2的位置高于固定转轴9和辅助转轴模块10，辅助转轴模块10位于转轴模块2和固定转轴9之间。固定转轴9的作用为改变传动模块8的传动方向。
[0012]
所述的辅助转轴模块10包括两根相同直径的圆柱转轴，其连接方式与转轴模块2相同。为避免驱动模块7驱动加载模块4时，步进电机与砝码接触而造成复合薄膜1上柔性聚合物表面的金属薄膜的破坏，所述辅助转轴模块10固定于左右支撑结构5上，用于增加驱动模块7与加载模块4之间的距离。由于转轴模块2包括不同直径的圆柱转轴，更换转轴模块2圆柱转轴的同时，需要同时改变辅助转轴模块10的位置。以实现复合薄膜1的两端与转轴模块2的表面相切。在加载模块4和驱动模块7的共同作用下，传动模块8沿靠近加载模块4的固定转轴9 和辅助转轴模块10、转轴模块2、靠近驱动模块7的辅助转轴模块10和固定转轴9 运动。
[0013]
进一步的，所述的传动模块8为柔性材料。
[0014]
进一步的，所述的圆柱转轴采用可拆卸方式安装。
[0015]
进一步的，所述两个支撑结构5固定在底板上的间距不小于转轴的长度。
[0016]
进一步地，所述底座6和支撑结构5通过胶粘剂连接，从而组成装置大体支架。
[0017]
进一步地，所述驱动模块7中，步进电机的调速范围为0
‑
3000rpm，步进电机的力矩不小于0.45nm。
[0018]
一种柔性聚合物表面金属纳米裂纹的自动化制造装置的使用方法，包括以下步骤：
[0019]
(1)通过聚合物浇注、金属溅射沉积、光刻等微纳米加工工艺，制备沉积有金属薄膜的聚合物薄膜，从而得到复合薄膜1；
[0020]
(2)根据不同的纳米裂纹密度要求，选择一定直径的圆柱转轴作为转轴模块2，通过转轴固定模块3将圆柱转轴固定于支撑结构5处，根据所选的转轴模块2的圆柱转轴直径，确定辅助转轴模块10的位置；
[0021]
(3)选择一定质量的砝码作为加载模块4，将加载模块4通过传动模块8与驱动模块7相连，保证传动模块8与转轴模块2、固定转轴9和辅助转轴模块10充分接触。并设置驱动模块转速等参数；
[0022]
(4)利用复合薄膜1的自身粘性附着于传动模块8表面，点击启动按钮后，驱动模块7通过传动模块8带动复合薄膜1在转轴模块2上发生弯曲，进而产生裂纹；
[0023]
(5)在所需部位产生裂纹后，点击停止按钮，驱动模块7停止工作，取下已产生裂纹的复合薄膜1，最终得到柔性聚合物表面金属纳米裂纹。
[0024]
本发明的有益效果是：
[0025]
(1)整体装置结构简单，采用模块化设计，便于更换不同的实验结构。
[0026]
(2)采用自动控制的方式，能够保持裂纹制造过程中工艺参数如加载速度的稳定还可以对其进行精确调节。
[0027]
(3)该装置采用可更换的圆柱转轴模块2固定的方式，可以实现不同密度的裂纹的制造。
[0028]
基于上述理由本发明可在纳米裂纹制造领域广泛推广。
附图说明
[0029]
图1为本发明的用于柔性聚合物表面金属纳米裂纹的自动化制造装置的示意图。
[0030]
图中，1复合薄膜，2转轴模块，3转轴固定模块，4加载模块，5支撑结构，6底座，7驱动模块，8传动模块，9固定转轴，10辅助转轴模块。
具体实施方式
[0031]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0032]
如图1所示的用于柔性聚合物表面金属纳米裂纹的自动化制造装置。首先，将φ2mm的圆柱转轴作为转轴模块2，通过转轴固定模块3将圆柱转轴固定于支撑结构5处；将质量为20g砝码作为加载模块4；根据转轴模块2的圆柱转轴直径调节辅助转轴模块10并将辅助转轴固定，保证传动模块8与转轴模块2、固定转轴9和辅助转轴模块10充分接触；然后将沉积有金属薄膜的聚合物薄膜放置在转轴模块2上；驱动模块7加载使得该薄膜与圆柱转轴垂直相切；点击启动按钮后，驱动单元驱动步进电机旋转使得该复合薄膜1在圆柱转轴上发生弯曲，进而产生裂纹。在所需部位产生裂纹后，点击停止按钮，电机停止旋转，取下已产生裂纹的薄膜。重复上述过程。
[0033]
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。