CN114563285A - 一种超薄玻璃柔韧性测试装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超薄玻璃柔韧性测试装置和方法，该装置包含：水平基座，升降机构，旋转机构，夹具，控制器。其中，旋转机构通过载梁与升降机构连接，旋转机构具有围绕竖直方向的轴旋转的旋转轴，控制器与升降机构以及旋转机构通信连接以控制旋转轴的旋转，并控制升降机构促动旋转机构沿着竖直方向的往复运动。本发明的测试装置通过对比不同测试样品所能承受的最大扭转弯曲形变量，可以实现快速准确地挑选柔韧性能更好的超薄玻璃样品。本测试装置简单易操作，重复性强，结果安全可靠，实现了在多维度下测试超薄玻璃样品的柔韧性，以此方法选出的超薄玻璃样品更能适应其未来在不同弧度下的应用。
Description
技术领域
本发明涉及材料性能测试领域，尤其涉及超薄玻璃柔韧性测试装置和方法，用于表征测量超薄玻璃的柔韧性能。
背景技术
轻薄化是光电显示用玻璃的发展趋势，而超薄玻璃以其特有的高气密、高硬度、高透过率、热稳定、耐腐蚀、可弯曲、质量轻、可加工等优越性能，成为了最具潜力的材料之一。随着厚度进一步超薄化，超薄玻璃厚度甚至只有几十微米，其柔韧性能越来越好，可以轻易压弯并卷成卷状，目前已在折叠屏显示领域渐露头角，成为显示领域的新秀。不仅如此，超薄玻璃在其它领域的应用也在得到不断的开发，例如太阳能电池及OLED照明、LSI用转接板等。
正是由于超薄玻璃良好的柔韧性使之不仅再局限于以板状应用，在未来，弧形、卷状、折叠以及其他异形应用也必将普及。因此，各材料制备厂商和客户都在密切关注超薄玻璃的发展动向，但是作为超薄玻璃备受期待性能的柔韧性却并不好定义。在现有技术中，对于超薄柔韧性的测试装置局限于单一方向上的测试，无法适应超薄玻璃在不同弧度下更广泛的应用场景。因此，市场急需超薄玻璃柔韧性能的表征、测量方法及测试装置，以选取柔性性能优越的超薄玻璃产品来满足产品的加工和使用需求。
基于此，目前仍然存在对超薄玻璃产品的柔韧性测试装置进行改进的需求。
发明内容
有鉴于此，本发明一方面提出了一种超薄玻璃柔韧性测试装置，包含：
水平基座；
升降机构，所述升降机构与水平基座在竖直方向可滑动的连接；
旋转机构，所述旋转机构通过载梁与所述升降机构连接，所述旋转机构具有围绕竖直方向的轴旋转的旋转轴；
固定样品夹具，所述固定样品夹具沿着水平方向设置在所述水平基座上；
旋转样品夹具，所述旋转样品夹具与所述固定样品夹具间隔地平行设置并随所述旋转轴沿着平行于所述水平方向的平面旋转；
控制器，所述控制器与所述升降机构以及所述旋转机构通信连接，以控制所述旋转轴的旋转并控制所述升降机构促动所述旋转机构沿着竖直方向往复运动。
在一些实施例中，所述旋转轴被配置为以预定频率和/或旋转角度旋转。
在一些实施例中，所述升降机构通过所述载梁促动所述旋转机构以预定频率和/或位移完成所述往复运动，所述往复运动包括下压及复位。
在一些实施例中，所述固定样品夹具和所述旋转样品夹具之间的间距通过控制器调节。
在一些实施例中，所述固定样品夹具有第一夹持部，所述旋转样品夹具有第二夹持部，所述样品由所述第一夹持部和所述第二夹持部固定。
在一些实施例中，所述第一夹持部为开口向上的第一凹槽，所述第二夹持部为开口向下的第二凹槽，样品的两端分别垂直地插入所述第一凹槽以及所述第二凹槽。
在一些实施例中，所述控制器包含组合逻辑控制器和/或微程序控制器。
在一些实施例中，所述夹具的外围设有防护罩，所述防护罩被设置在水平基座上，所述防护罩为透明硬质材料。
本发明再一方面还提供了一种超薄玻璃柔韧性测试方法，包含：
(1)调节固定样品夹具以及旋转样品夹具之间的距离并将样品固定在所述固定样品夹具和所述旋转样品夹具之间；
(2)在控制器中设定升降机构以及旋转机构的参数；
(3)按照设定的参数，由所述升降机构和所述旋转机构的旋转轴带动所述旋转样品夹具进行下压以及旋转，直至达到设定的下压位移限位和旋转角度，所述升降机构和所述旋转机构复位；
(4)再次设定所述参数并重复步骤(3)直至样品破裂，记录破裂前一次的参数的设定值。
在一些实施例中，所述参数至少包含升降机构的升降频率、下压位移限位参数以及旋转机构的旋转频率、旋转角度。
采取上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：
本发明的测试装置可以预设参数，继而通过控制器控制升降机构、旋转机构的运动，使超薄玻璃样品在测试时不仅发生下压形变，同时还发生扭转弯曲形变，通过对比不同测试样品所能承受的最大扭转弯曲形变量，即对比参数中的最大旋转角度及下压位移计数，可以快速准确地挑选柔韧性能更好的超薄玻璃样品。本发明的装置简单易操作，重复性强，结果安全可靠，实现了在多维度下测试超薄玻璃样品的柔韧性的技术目的，以此装置及方法选出的超薄玻璃样品更能适应其未来在不同弧度下的应用。
附图说明
图1为根据本发明实施例提供的超薄玻璃柔韧性测试装置的正视图；
图2为根据本发明实施例提供的超薄玻璃柔韧性测试方法流程图。
图中：1、水平基座；2、升降机构；3、载梁；4、旋转机构；5、旋转轴；6、旋转样品夹具；7、固定样品夹具；8、超薄玻璃样品；9、防护罩。
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白，以下结合具体实施例，并参照附图1和附图2，对本发明实施例进一步详细说明。需要注意的是，以下所描述的实施例只是本发明的一部分是实施例，且描述的方位及位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“联接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下实施例中所阐述的本发明的技术方案提供了一种超薄玻璃柔韧性测试装置和方法，通过这样的装置和方法获取的测试数值可以用于表征超薄玻璃的柔韧性能。
如图1所示为根据本发明实施例提供的超薄玻璃柔韧性测试装置的正视图，其中，水平基座1用于支撑、固定其它部件，例如，固定升降机构2以及固定样品夹具7，因此，水平基座1选用密度较大的材料制成，保证装置在进行升降和扭转时的稳定性。
测试装置还包括控制器(图中未示出)，控制器与升降机构2以及旋转机构4通信连接，测试装置在预设参数下通过控制器操控旋转轴旋转，并且控制升降机构的升降，其中，预设参数包括但不限于旋转频率、旋转角度、升降频率、下压位移。
在本发明的一些实施例中，控制器为组合逻辑控制器。
在本发明的一些实施例中，控制器还可以为微程序控制器。
升降机构2的底部与水平基座1可滑动的连接，升降机构2的一侧通过载梁3与旋转机构4相连，在控制器的控制下，升降机构2可根据所设定的参数进行下压以及复位，以及通过与升降机构2连接的载梁3促动旋转机构4随动地进行下压和复位运动。
旋转机构4的下方装配有围绕竖直方向的轴旋转的旋转轴5，在控制器的控制下，旋转轴5以预定的旋转频率及旋转角度沿着平行于水平方向的平面旋转。
测试装置的夹具包含有平行且间隔设置的旋转样品夹具6和固定样品夹具7，固定样品夹具7一端连接于水平基座1，另一端具有第一夹持件；旋转样品夹具6一端连接于旋转轴5，旋转样品夹6可以随旋转轴5沿着平行于所述水平方向的平面旋转，旋转样品夹6另一端设有第二夹持件；第一夹持件与第二夹持件共同用于固定超薄玻璃样品。
在本发明的一些实施例中，第一夹持件具有开口向上的第一凹槽，第二夹持件为开口向下的第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽用于固定超薄玻璃样品的两端。
在本发明的一些实施例中，第一夹持件和第二夹持件也可以是具有弹片的夹子，夹子用于固定玻璃样品的两端。
本领域技术人员应该理解的是，以上实施例中所阐述的第一夹持件和第二夹持件并非对于本申请的夹持装置的限定，本领域的其它可用于超薄玻璃夹持的夹持装置同样属于本发明的保护范围内。
为保护测试人员安全，夹具外围设置有透明硬质材料制成的防护罩9，防护罩底部设置于水平基座1上。
在本发明的一些实施例中，防护罩优选用钢化玻璃制成。
本发明还提供一种超薄玻璃柔韧性测试装置的测试方法，方法流程如图2所示，包含：
(1)固定样品，通过控制器调控升降机构2的位置，即调节旋转样品夹具6与固定样品夹具7之间的间距，以适应超薄玻璃样品8的尺寸。固定样品夹7具有第一夹持部，旋转样品夹6具有第二夹持部，在本发明的一个实施例中，第一夹持部具有开口向上的第一凹槽，第二夹持部具有开口向下的第二凹槽，将超薄玻璃样品8的两端分别插入第一凹槽和第二凹槽内，再次调整旋转样品夹具6与固定样品夹具7之间的间距，以保证样品夹稳固夹持超薄玻璃样品8。
(2)设定参数，其中参数包括限位旋转角度为θ1、升降机构2的下压位移H1，频率S次/分钟，在本发明一个实施例中，设定旋转机构4的限位旋转角度为10°，设定升降机构2的下压位移为1cm，设定频率为30次/分钟
(3)开始测试，升降机构2和旋转机构4以预设的参数带动旋转样品夹具6开始下压并旋转，超薄玻璃样品8在力的作用下发生扭转弯曲变形，直至达到设定的下压位移限位和旋转角度限位后使所述升降机构2和所述旋转机构4复位。
(4)再次设定参数，若在当前旋转角度和下压位移参数下测试测试样品无破损，可进一步调节旋转角度为12°，下压位移为2cm，频率为30次/分钟，重复步骤(3)。
(5)重复(2)到(4)步骤，其中，参数变化量的设定可根据测试样品的不同随机设定，在本发明实施例中，旋转角度变化量以2°叠加，下压位移变化量以1cm叠加，记录样品破碎前一次测试所对应的参数——最大旋转角度为20°，最大下压位移计数为6cm，即为该超薄玻璃承受的最大扭转弯曲变形量，表征该超薄玻璃样品的柔韧性。
进一步地，测试方法中，测试频率S次/分钟是为了控制样品测试速度，可根据玻璃种类等测试情况做出适应性调整，本发明实施例优选少于60次/分。
进一步地，超薄玻璃样品边缘裂纹对测试结果影响较大，测试样品边部需进行加工处理微裂纹后再进行测试。超薄玻璃样品受力两端应平行，避免测试过程中受力不均匀。
本发明的测试装置简单易操作，重复性强，方法安全可靠。通过同时测试超薄玻璃的下压形变和扭转弯曲形变，对比不同测试样品所能承受的最大扭转弯曲形变量，可以快速准确地挑选柔韧性能更好的超薄玻璃样品，本测试装置及方法实现了在多维度下测试超薄玻璃样品的柔韧性的技术目的，以此方法选出的超薄玻璃样品更能适应其未来在不同弧度下的应用。
以上是本发明公开的示例性实施例，应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超薄玻璃柔韧性测试装置，包含：
水平基座；
升降机构，所述升降机构与水平基座在竖直方向可滑动的连接；
旋转机构，所述旋转机构通过载梁与所述升降机构连接，所述旋转机构具有围绕竖直方向的轴旋转的旋转轴；
固定样品夹具，所述固定样品夹具沿着水平方向设置在所述水平基座上；
旋转样品夹具，所述旋转样品夹具与所述固定样品夹具间隔地平行设置并随所述旋转轴沿着平行于所述水平方向的平面旋转；
控制器，所述控制器与所述升降机构以及所述旋转机构通信连接，以控制所述旋转轴的旋转并控制所述升降机构促动所述旋转机构沿着竖直方向往复运动。
2.根据权利要求1所述的超薄玻璃柔韧性测试装置，其特征在于，所述旋转轴被配置为以预定频率和/或旋转角度旋转。
3.根据权利要求1所述的超薄玻璃柔韧性测试装置，其特征在于，所述升降机构通过所述载梁促动所述旋转机构以预定频率和/或位移完成所述往复运动，所述往复运动包括下压及复位。
4.根据权利要求1所述的超薄玻璃柔韧性测试装置，其特征在于，所述固定样品夹具和所述旋转样品夹具之间的间距通过控制器调节。
5.根据权利要求1所述的超薄玻璃柔韧性测试装置，其特征在于，所述固定样品夹具有第一夹持部，所述旋转样品夹具有第二夹持部，所述样品由所述第一夹持部和所述第二夹持部固定。
6.根据权利要求5所述的超薄玻璃柔韧性测试装置，其特征在于，所述第一夹持部为开口向上的第一凹槽，所述第二夹持部为开口向下的第二凹槽，样品的两端分别垂直地插入所述第一凹槽以及所述第二凹槽。
7.根据权利要求1所述的超薄玻璃柔韧性测试装置，其特征在于，所述控制器包含组合逻辑控制器和/或微程序控制器。
8.根据权利要求1所述的超薄玻璃柔韧性测试装置，其特征在于，所述夹具的外围设有防护罩，所述防护罩被设置在水平基座上，所述防护罩为透明硬质材料。
9.一种超薄玻璃柔韧性测试方法，包含：
(1)调节固定样品夹具以及旋转样品夹具之间的距离并将样品固定在所述固定样品夹具和所述旋转样品夹具之间；
(2)在控制器中设定升降机构以及旋转机构的参数；
(3)按照设定的参数，由所述升降机构和所述旋转机构的旋转轴带动所述旋转样品夹具进行下压以及旋转，直至达到设定的下压位移限位和旋转角度，所述升降机构和所述旋转机构复位；
(4)再次设定所述参数并重复步骤(3)直至样品破裂，记录破裂前一次的参数的设定值。
10.根据权利要求9所述的一种超薄玻璃柔韧性测试方法，其特征在于，所述参数至少包含升降机构的升降频率、下压位移限位参数以及旋转机构的旋转频率、旋转角度。
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