CN109557022A - 一种半自动式的纳米复合材料电腐蚀电极装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半自动式的纳米复合材料电腐蚀电极装置，包括：电源、保护电路、数字显微镜镜、显微镜控制器、高压电极、ITO石英玻璃、纳米复合材料薄膜试样、接地电极、驱动同步轮、螺旋测微计、传动带、驱动电机、控制器。ITO石英玻璃位置内嵌高压电极中心。螺旋测微计的测微螺杆与接地电极相连，通过旋转螺计旋测微接地电极移动调节两极板的间距，极板之间的间距通过螺旋测微计读出；电机带动螺旋测微计旋转；控制器控制电机旋转的速度和圈数，达到调节间隙的作用；驱动电机与螺旋测微计由传动带连接。计算机控制数字显微镜控制器进行调节，实现对试样的观察与记录。本发明使电极间距调节方便、过程可视化，简单、方便操作，保证了试验准确性。

Description

一种半自动式的纳米复合材料电腐蚀电极装置

技术领域

本发明涉及一种半自动式的纳米复合材料电腐蚀电极装置，属于电力领域。

背景技术

电晕放电会伴随着电、声、热、光等一些物理效应，而绝缘表面的电腐蚀方法正是利用电晕放电过程中的理化特性对薄膜试样进行处理，来观察薄膜表面相关粒子的分散情况的一种手段。目前，测试绝缘表面电腐蚀的方法多采用柱-板电极产生放电，对薄膜试样进行处理的。处理过程中为保证不同的薄膜试样的处理强度不同，会利用游标卡尺手动测量电极之间的距离，保证高压电极与接地电极的距离。确定电极间间距等外部参数后，施加外施电压到一定的电压值，间隙出现放电，待一定时间后，将外施电压缓慢调节至零点，取出试样并标记放电腐蚀位置，再将绝缘材料表面的电腐蚀放到显微镜下观察电腐蚀情况，记录绝缘材料表面的电腐蚀的测试结果。

但是现阶段的绝缘材料表面的电腐蚀系统存在以下几点不足：(1) 放电间隙距离调节不变：实验时每调节一次电极间的间距，都需要手动调节、测量，给试验造成不便。(2)手动调节、测量放电间隙的间距，会造成试验误差：电腐蚀间距多数是几毫米，调节、测量间隙时，手动测量，肉眼观察测量仪器，容易产生误差，对腐蚀程度产生影响。(3) 增加实验耗材：每次进行试验放电间隙的调节不适，都将损坏试样的原始性，因此就需要重新试验制备试样重新观察，增加了试验耗材的消耗。(4) 造成某些试验参数的浮动，影响最后的测试结果：精度不够，误差大，且只能记录最后腐蚀情况的有限信息。针对以上的电极结构，迫切需要一种能够有效、方便快捷的调节放电间隙距离和便于腐蚀效果观察的电极系统，以完善纳米复合材料电腐蚀情况的试验研究。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种半自动式的纳米复合材料电腐蚀电极装置，本发明的具体技术方案如下：

高压电极板1、ITO石英玻璃2、纳米复合材料薄膜试样3、接地电极板4、驱动同步轮5、螺旋测微计6、传动带7、底座8、驱动电机9、控制器10、供电系统11、支架12、玻璃连接棒13、电源14、保护电路15、数字显微镜16、显微镜控制器17、计算机18。螺旋测微计的测微螺杆与接地电极相连接，通过旋转螺旋测微计带动接地电极移动，来调节两极板之间的间距，极板之间的间距也可以通过螺旋测微计读出；驱动电机带动螺旋测微计旋转；控制器控制驱动电机的旋转速度和圈数，达到调节间隙的作用；驱动电机与螺旋测微计由传动带连接，实现同步调节。同时高压电极采用内嵌ITO石英玻璃结构，计算机控制数字显微镜方便观察复合材料电腐蚀情况。

进一步的，通过同步轮与传动带，来调节螺旋测微计的旋转实现电极之间的距离控制。

进一步的，高压电极内嵌ITO石英玻璃，透光率大于90%，可以在显微镜下实时观察电腐蚀情况。

一种半自动式的纳米复合材料电腐蚀电极装置的使用方法如下：

① 确定初始读数：确定电极间的距离为5mm时，螺旋测微计的读数为零。当控制电机旋转时，接地电极上下移动，关闭电机。此时螺旋测微计上的读数M，此电极间间距为5±M；

② 电极间的调节范围为0~7cm，读数的精度为0.01mm；

③ 计算机控制显微镜控制器来调节显微镜的焦距，确定观察的效果；

④ 闭合电源开关，间隙放电，对电腐蚀现象进行观察与记录；

与现有的技术相比，本发明的优点及技术效果：

首先，在电腐蚀过程中可在电极上方放置显微镜，实时观察试样表面电腐蚀情况并记录试样表面腐蚀演变过程。其次，可以通过控制器控制驱动电机转动，带动传动带旋转螺旋测微计，实现接地电极的上下移动，调控、可视化了电极间的距离。无需手动，操作简单，同时实现了极间场分布的灵活性操作，并且可以实时观测电腐蚀的情况，实验效率与精度被提高。

附图说明：

为了易于说明，图1为本发明一种半自动式的纳米复合材料电腐蚀电极装置示意图；

图2为高压电极结构三视图。

具体实施方式：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实例来描述本发明。

如图1所示，本电极装置包括：高压电极1为嵌有ITO石英玻璃2的高压电极，用于连接高压电源。纳米复合材料的薄膜试样3放置于接地电极表面4，用于电腐蚀处理。驱动同步轮5通过传动带7与螺旋测微计6相连接，通过带动螺旋测微计6旋转，调节电极间距离。控制器10控制电机9转动实现整个系统的机械运动。供电系统11对驱动电机9和控制器10单独供电。玻璃连接棒13用于支撑高压电极。支撑架12用于支撑电极系统，底座8用于支撑整个实验平台。如图2所示为高压电极结构，14为铜制的高压电极结构，15为内嵌的ITO石英玻璃。电源14外接保护电路15对放电单元供电，计算机18通过控制显微镜控制器17来控制数字显微镜16进行观测和分析电腐蚀情况。

本实例采用上述电极装置，具有以下特点：

第一，通过螺旋测微计调控电极间的距离，并可以准确的读出电极间的距离；

第二，驱动电机通过绝缘性能良好的传动带，连接螺旋测微计，从而带动接地电极移动，可有效防止高压电源对驱动电机的干扰；

第三，高压电极采用内嵌ITO石英玻璃结构，可实时观察纳米绝缘材料电腐蚀的效果，便于实时观察、记录试验数据；

第四，外置控制器系统来接收和发送信号，从而控制驱动电机带动螺旋测微计的旋转，调节电极间距；

第五，本装置实现智能化控制，通过计算机进行操作与控制数字显微镜进行观察与记录数据。

作为实例，使用一种半自动式的纳米复合材料电腐蚀电极装置在观测纳米复合材料薄膜的电腐蚀情况时的步骤如下：

首先，将纳米复合材料薄膜试样置于两电极之间，通过控制器10控制电机9的正、反转，传动带驱动螺旋测微计旋转，当电极间距离达到所需的电极间距离时，关闭电机，从螺旋测微计上读出此时的读数M。此时两电极之间的距离5±M即是所需要的电极间的距离。

进一步的，电极间的调节范围为0~7cm，读数的精度为0.1mm。

与现有的技术相比，本发明的优点及技术效果在于：在电腐蚀过程中可以通过在电极上方放置显微镜，实时观察试样表面电腐蚀情况并记录试样表面腐蚀演变过程。其次，可以通过控制器控制驱动电机转动，带动传动带旋转螺旋测微计，实现接地电极的上下移动，调节电极间的距离。无需手动，操作简单，即可实现极间场分布的灵活性，实验效率与精度被提高。同时计算机控制数字显微镜可实时观察电腐蚀状况。

高压电极1参数：几何形状为截面为直径5×5cm的方形的铜制电极；内嵌ITO石英玻璃结构尺度：半径为3 cm的圆形ITO石英玻璃。

Claims (4)

1.一种半自动式的纳米复合材料电腐蚀电极装置，其特征在于：高压电极板1、ITO石英玻璃2、纳米复合材料薄膜试样3、接地电极板4、驱动同步轮5、螺旋测微计6、传动带7、底座8、驱动电机9、控制器10、供电系统11、支架12、玻璃连接棒13、电源14、保护电路15、数字显微镜16、显微镜控制器17、计算机18，螺旋测微计的测微螺杆与接地电极相连接，通过旋转螺旋测微计带动接地电极移动，来调节两极板之间的间距，极板之间的间距可通过螺旋测微计读出；驱动电机通过传动带带动螺旋测微计旋转；控制器控制电极旋转的速度和圈数，达到调节间隙距离的作用，驱动电机与螺旋测微计，通过传动带连接，实现同步调节，同时高压电极采用内嵌ITO石英玻璃结构，而计算机控制显微镜控制器调节数字显微镜进行观察与记录复合材料电腐蚀情况。

2.根据使用权利要求1所述的一种半自动式的纳米复合材料电腐蚀电极装置，特征在于通过同步轮与传动带来控制两电极之间的距离。

3.根据使用权利要求1所述的一种半自动式的纳米复合材料电腐蚀电极装置，其特征在于高压电极采用内嵌ITO石英玻璃结构，透光率大于90%，可以在显微镜下实时观察、记录电腐蚀情况。

4.根据使用权利要求1所述的一种半自动式的纳米复合材料电腐蚀电极装置，其操作步骤特征在于以下步骤：

① 确定初始读数：确定电极间的距离为5mm时，螺旋测微计的读数为零，当控制电机旋转时，接地电极上下移动，关闭电机，读出此时螺旋测微计上的读数M，此电极间间距为5±M；

② 电极间的调节范围为0~7cm，读数的精度为0.01mm。