一种透气纳米膜表面材料脱落检测装置的制作方法

本发明涉及纳米材料检测设备领域，特别涉及一种透气纳米膜表面材料脱落检测装置。

背景技术：

纳米膜材料是以纳米级别原料为主要或次要原料经过加工制备而成的复合薄片，通常具有透气的特点，由于其材料本身粒径较小，比表面积较大等特点，导致很多纳米膜成形后较易脱落，所以测定纳米膜中纳米粒子材料的脱落数量就显得比较重要；就目前来看，真正测定纳米膜中纳米粒子材料脱落量的方法并不多，常规的测定膜状材料上掉粉的很多方法都主要是针对大颗粒类物质；例如纸张的掉毛、掉粉测定，或者一些较易脱落的薄膜；从测定装置来说，主要是通过测定脱落前后的重量差为主，这类测定方法需要高精度的分析天平来称量，并且方法误差较大，特别是针对数量级较小的纳米膜材料的脱落基本没有办法读数，增加了测定的难度，为此开发一种能够精准测定纳米材料复合膜上纳米材料脱落情况的方法就显得越来越重要；

申请号为201620760708.1的专利公开了一种透气纳米膜表面材料脱落检测装置，属于纳米材料研究技术领域。该检测装置包括：实验系统，包括试样台和排气管，试样台具有中空的检测腔，并且试样台上设有用于固定待测透气纳米膜的夹持部，使透气纳米膜覆盖于检测腔的开口端，排气管一端与检测腔连通，另一端用于排气；供气系统，包括气体发生装置和气体净化装置，气体发生装置通过供气管连接气体净化装置，气体净化装置用于向试样台上的待测透气纳米膜提供净化气体，使透气纳米膜表面的纳米粒子脱落进入检测腔内；以及检测系统，包括激光粒子计数器，用于对检测腔内的纳米粒子进行计数，其存在一些问题，使用前需要实验人员手动将待测透气纳米膜切成合适的大小，装置仅能对一个待测透气纳米膜进行检测，检测结果存在偶然性、有误差影响结果，虽然可以通过使用多个相同的装置对同一品种的待测透气纳米膜进行检测，但需要实验人员对多个装置进行相同的操作、在检测过程中还需要实验人员依次检查状态，增加了实验人员的工作量。

技术实现要素：

本发明提供一种透气纳米膜表面材料脱落检测装置，可以解决现有技术中的透气纳米膜表面材料脱落检测装置存在不能同时对多组样品进行检测的问题。

一种透气纳米膜表面材料脱落检测装置，包括：

实验系统，包括用于放置待测透气纳米膜的实验台、设置在所述实验台上的多个排气管、位于所述实验台上方的固定板和设置在所述固定板上的多个进气管，所述进气管位于所述排气管的正上方，所述进气管用于往所述排气管内输送气体；

供气系统，包括安装在所述实验台上的气体发生装置，所述供气系统用于给所述进气管供气；以及

检测系统，包括安装在所述排气管上的激光粒子计数器和流量计，所述激光粒子计数器用于对排气管内的纳米粒子进行计数，所述流量计用于测量所述排气管内空气的流量以及流速。

较佳的，还包括驱动装置，所述进气管可在所述驱动装置的作用下靠近所述排气管或远离所述排气管。

较佳的，所述排气管上方设置有连接柱，所述固定板上开设有多个通槽，所述通槽内设置有与所述连接柱螺纹连接的螺纹块，所述连接柱的底部连接有连接筒，所述连接筒的底端开设有开口，所述进气管的一端固定连接在所述连接筒内，所述连接筒的底部固定连接有环形刀片，所述环形刀片用于将待测透气纳米膜切割为圆形。

较佳的，所述实验台上开设有用于给所述环形刀片让位的通孔，所述排气管位于所述通孔内、且固定在所述实验台上，所述排气管的顶端与所述实验台的台面齐平。

较佳的，所述连接筒内设置有压环，所述压环套在所述进气管上，所述连接筒上套有调节环，所述调节环螺纹连接在所述连接筒上，所述调节环的内侧开设有环形槽，所述压环上固定连接有连接板，所述连接板的一端位于所述环形槽内，所述连接筒上开设有用于给所述所述连接板让位的让位槽。

较佳的，所述连接筒可转动地连接在所述连接柱的底端，所述固定板的底侧固定连接有用于限制所述连接筒转动的限位杆，所述连接筒的上半部固定连接有滑块，所述限位杆的一端开设有与所述滑块相配合的滑槽。

较佳的，所述螺纹块由两个半螺纹块组成，所述通槽内壁上设置有多个弹簧，所述弹簧的一端连接在所述半螺纹块上，另一端连接在所述通槽的内壁上，多个所述弹簧用于将两个所述半螺纹块拼成一个完整的螺纹块，两个所述半螺纹块的顶部和底部均固定连接有弧形挡板，所述固定板上设置有用于推动所述弧形挡板远离所述连接柱的撑开机构。

较佳的，所述撑开机构包括可转动地设置在所述固定板上的转轴、固定连接在所述转轴上的两个第一连接杆、与所述第一连接杆远离所述转轴的一端铰接地第二连接杆和与所述第二连接杆铰接的l形推杆，所述推杆一端与所述弧形挡板固定连接，所述固定板上还安装有用于限制所述l形推杆移动方向的套环。

较佳的，所述固定板内开设有空腔，所述气体发生装置通过连接管连接有用于调节空气温度湿度的温湿调节装置，所述连接管上还安装有流量调节装置，所述温湿调节装置的出气管连接至所述空腔内，多个所述进气管分别通过送气管与空腔连通；

所述实验系统还包括尾气接收装置，所述排气管的排气端与所述尾气接收装置连通，且所述排气管的排气端设有允许气体通过而截留纳米粒子的截留垫。

较佳的，所述驱动装置为气缸，所述气体发生装置为空气压缩机。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设置有多个排气管和进气管，能够对同一张待测透气纳米膜的多个位置进行检测，获取多组试验结果，避免偶然性，减小误差且无需实验人员将待测透气纳米膜切割，在检测过程中，方便实验人员集中检查，减低实验人员的工作量。

附图说明

图1为本发明的俯视图；

图2为本发明的图1的a处局部放大图；

图3为本发明的图1的b-b处剖视图；

图4为本发明的图3的c处局部放大图；

图5为本发明的半螺纹块和连接柱连接处的结构示意图；

图6为本发明的连接筒的半剖视图；

图7为透气纳米膜的结构图i；

图8为透气纳米膜拉伸后的结构图ii。

附图标记说明：

1-待测透气纳米膜，2-实验台，3-排气管，4-固定板，5-进气管，6-气体发生装置，7-激光粒子计数器，8-流量计，9-连接柱，10-通槽，11-连接筒，12-环形刀片，13-半螺纹块，14-弹簧，15-弧形挡板，16-转轴，17-第一连接杆，18-第二连接杆，19-推杆，20-空腔，21-通孔，22-压环，23-调节环，24-环形槽，25-连接板，26-让位槽，27-限位杆，28-滑块，29-滑槽，30-温湿调节装置，31-流量调节装置，32-送气管，33-尾气接收装置，34-气缸，35-警示灯，36-十字手柄，37-套环。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1至图8所示，本发明实施例提供的一种透气纳米膜表面材料脱落检测装置，包括：

实验系统，包括用于放置待测透气纳米膜1的实验台2、设置在所述实验台2上的多个排气管3、位于所述实验台2上方的固定板4和设置在所述固定板4上的多个进气管5，所述进气管5位于所述排气管3的正上方，所述进气管5用于往所述排气管3内输送气体；

供气系统，包括安装在所述实验台2上的气体发生装置6，所述供气系统用于给所述进气管5供气；以及

检测系统，包括安装在所述排气管3上的激光粒子计数器7和流量计8，所述激光粒子计数器7用于对排气管3内的纳米粒子进行计数，所述流量计8用于测量所述排气管3内空气的流量以及流速，流量计8的型号为rm50空气流量计，既能够测量流量也能够测量流速；

还包括驱动装置，所述进气管5可在所述驱动装置的作用下靠近所述排气管3或远离所述排气管3；通过驱动装置能够通过将多个进气管5同时贴在多个排气管3上，使得进气管5和排气管3将待测透气纳米膜夹在中间，从而方便同时进行实验；

所述实验台2上开设有用于给所述环形刀片12让位的通孔21，所述排气管3位于所述通孔21内、且固定在所述实验台2上，所述排气管3的顶端与所述实验台2的台面齐平；

透气纳米膜主要特点是在原料中加入无机填料如碳酸钙、滑石粉等，利用在拉伸过程中1-10微米的无机填料微粒与正在定型的塑料膜基体结合处形成微孔的远离，这些微孔尺寸为亚纳米级，即在一平方厘米的面积是可分布上亿个微孔，这样微孔构成了允许气体通过的通道，从而实现薄膜的透气缺不透水的性能，如图7-8所示，图7拉伸后为图8，在透气纳米膜使用时，由于气体的通过，气压导致透气纳米膜由平面变成弧形，即透气纳米膜处于被拉伸状态，而一般的检测过程中无法使得透气纳米膜一直处于被拉伸状态，即与使用状态有差别，检测的结果与实际使用相比也有一定误差，为了减少误差，进一步的，所述连接筒11内设置有压环22，所述压环22套在所述进气管5上，所述连接筒11上套有调节环23，所述调节环23螺纹连接在所述连接筒11上，所述调节环的内侧开设有环形槽24，所述压环22上固定连接有连接板25，所述连接板25的一端位于所述环形槽24内，所述连接筒11上开设有用于给所述所述连接板25让位的让位槽26；

环形刀片21用于将整片的透气纳米膜切割分开，这样在压环22下压透气纳米膜时不会让透气纳米膜的其余部分变皱，

通孔21的内径为排气管3的外径加上压环22的宽度再加上连接筒11底部厚度之和；

压环22为环形，且从图4中能够看出，压环22的内侧设置有橡胶层，橡胶层未在图中标出，环形的压环22能够均匀地将力施加的背环形刀片21切割够的圆形待测透气纳米膜的周边处，模拟透气纳米膜处于使用时的拉伸状态，橡胶层能够增大压环22与透气纳米膜间的摩擦力；

通过转动调节环23能够调节压环22的高度，调节环23上设置有防滑纹来方便实验人员转动；

从图1中能够看出共设置有三组检测组，每组有三个检测单元，三个检测单元取检测结果的平均值，避免误差，三个检测组检测透气纳米膜处于不同拉伸程度下的表面材料脱落的情况；

不同拉伸的程度通过不同高度的压环22实现；

图1和图3中能够看出每两个检测组间的间距较大，不会影响到实验人员的观察以及调节压环22的高度；

所述连接筒11可转动地连接在所述连接柱9的底端，所述固定板4的底侧固定连接有用于限制所述连接筒11转动的限位杆27，所述连接筒11的上半部固定连接有滑块28，所述限位杆27的一端开设有与所述滑块28相配合的滑槽29；

透气纳米膜在检测时，由于生产中存在的问题或检测时气体发生装置6提供的气压过大，导致透气纳米膜损坏，气体通过量增多流速增大，为及时发现这一问题，设置有流量计8，还设置有与流量计8电连接的警示灯35，警示灯35由蓄电池供电，蓄电池未在图中标识，在流量计监测到流速增大后，控制警示灯35闪烁，从而提示实验人员，为了节约时间，可以将损坏的透气纳米膜圆片取下，放入新的，为了解决这一问题，就需要将某一个进气管5单独升起，进一步的，如图3所示，所述排气管3上方设置有连接柱9，所述固定板4上开设有多个通槽10，所述通槽10内设置有与所述连接柱9螺纹连接的螺纹块，所述连接柱9的底部连接有连接筒11，所述连接筒11的底端开设有开口，所述进气管5的一端固定连接在所述连接筒11内，所述连接筒11的底部固定连接有环形刀片12，所述环形刀片12用于将待测透气纳米膜1切割为圆形；

通过转动连接柱9即可升起连接柱9以及连接筒11即升起进气管5，但螺纹连接的转动虽然稳定、安全但是很慢，进一步的，所述螺纹块由两个半螺纹块13组成，所述通槽10内壁上设置有多个弹簧14，所述弹簧14的一端连接在所述半螺纹块13上，另一端连接在所述通槽10的内壁上，多个所述弹簧14用于将两个所述半螺纹块13拼成一个完整的螺纹块，两个所述半螺纹块13的顶部和底部均固定连接有弧形挡板15，所述固定板4上设置有用于推动所述弧形挡板15远离所述连接柱9的撑开机构；

通过撑开机构即可将两个半螺纹块13分开，接着往上拉动连接柱9即可提升单个进气管5，然后更换新的透气纳米膜圆片，此时的透气纳米膜圆片需要实验人员手动剪切，为了方便转动连接柱9和拉动连接柱9，进一步的，连接柱9的顶部固定连接有十字手柄36；

所述撑开机构包括可转动地设置在所述固定板4上的转轴16、固定连接在所述转轴16上的两个第一连接杆17、与所述第一连接杆17远离所述转轴16的一端铰接地第二连接杆18和与所述第二连接杆18铰接的l形推杆19，所述推杆19一端与所述弧形挡板15固定连接，所述固定板4上还安装有用于限制所述l形推杆19移动方向的套环37，转动转轴16即可在第一连接杆17、第二连接杆18的传动下推动推杆19，即同时往外推两个弧形挡板15，让两个半螺纹块13分开；

所述固定板4内开设有空腔20，所述气体发生装置6通过连接管连接有用于调节空气温度湿度的温湿调节装置30，所述连接管上还安装有流量调节装置31，所述温湿调节装置30的出气管连接至所述空腔20内，多个所述进气管5分别通过送气管32与空腔20连通，送气管32上还安装有阀门；

所述实验系统还包括尾气接收装置33，所述排气管3的排气端与所述尾气接收装置33连通，且所述排气管3的排气端设有允许气体通过而截留纳米粒子的截留垫；

所述驱动装置为气缸34，所述气体发生装置6为空气压缩机。

工作原理：使用时，将整张的待测透气纳米膜铺在实验台2上，然后通过气缸34带动固定板4下降，在固定板4开始下降到进气管5压在排气管3上的过程中，环形刀片12将待测透气纳米膜切割为圆形，压环22将透气纳米膜的周边往下压，使得圆形透气纳米膜的中间部分被均匀拉伸，接着启动气体发生装置6，空气在温湿调节装置的作用下调至合适的温度湿度，然后进入空腔20内，再通过送气管32进入进气管5内，气体穿过待测透气纳米膜并将待测透气纳米膜表面脱落的纳米材料带进入排气管3内，激光粒子计数器7计量纳米材料的颗粒数，实现了对透气纳米膜表面纳米材料脱落的精准计数，截留垫将纳米材料截下便于后续实验分析，气体便通过截留垫进入尾气接收装置内；

当某一待测纳米膜出现损坏问题时，其排气管3上的警示灯35闪烁，实验人员先关闭送气管32上的阀门，接着用一只手转动转轴16驱动撑开机构，在一系列的传动下分开两个半螺纹块13，另一只手往上拉动连接柱9，然后取下损坏的透气纳米膜，换上新的，然后照上述步骤将连接柱9放回，在进气管5接近排气管3时，松开转动转轴16的手，两个半螺纹块13在弹簧14的作用下组成一个完整的螺纹块13，此时转动连接柱9，连接筒11在限位杆27的作用下只向下移动，最终进气管5隔着待测透气纳米膜压在排气管3上，待未更换待测透气纳米膜的检测完成后，关闭其送气管32上的阀门，让气体发生装置6单独为这一个供气，通过流量调节装置调节至合适流量，然后等待检测完成。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。