CN116609391B - 一种聚合物材料电学性能测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚合物材料电学性能测试，更具体的说是一种聚合物材料电学性能测试装置。为减少设备数量，进行多种机械应力下的测试，采用以下方案：包括支撑机构，所述支撑机构包括电机Ⅰ，电机Ⅰ的输出轴上固接有机架，机架上固接有伸缩缸Ⅰ，伸缩缸Ⅰ上固接有基座，基座上固接两个上下镜像对称设置的直线驱动机构，每个直线驱动机构驱动一个滑块左右移动，滑块上固接有伸缩缸Ⅱ,伸缩缸Ⅱ上固接有夹部，基座上固接有电机Ⅱ,电机Ⅱ的输出轴上固接有多段伸缩柱体，多段伸缩柱体的每段柱体的直径靠近电机Ⅱ的一侧增加，以形成多处肩部；所述支撑机构左右镜像对称设有两个。
Description
技术领域
本发明涉及聚合物材料电学性能测试，更具体的说是一种聚合物材料电学性能测试装置。
背景技术
聚合物材料在电学性能方面表现出多样性，其性能取决于具体的聚合物类型、结构和添加剂等因素，特别是复合聚合物，某些聚合物可以通过掺杂或添加导电填料来实现导电性，如增加碳纳米管。
聚合物材料的电学性能可以通过多种测试方法进行评估，如电导率和介电常数的测量，以及热释电效应测量：某些聚合物表现出热释电效应，即在机械应力下能够产生温度变化，热释电效应可以通过热释电测试仪进行测量，测量材料在机械应力下的温度变化。其中，热释电效应可以通过不同的机械应力方式引发，包括以下几种常见的情况：1拉伸或压缩应力：在拉伸或压缩聚合物材料时，由于分子之间的相互作用力发生变化，分子的有序程度可能发生改变。这导致材料的温度发生变化，表现为热释电效应；2弯曲应力：将聚合物材料弯曲时，材料的分子结构也会发生变化，导致热释电效应产生。这是由于聚合物的分子在弯曲过程中发生定向排列和解排列，引起分子之间的相互作用力的变化。3振动应力：在振动或震动条件下，聚合物材料也可能发生热释电效应；振动应力会导致聚合物分子在振动过程中发生有序排列和解排列，从而产生温度变化。对上述常见情况检测时需要对应的设备，增加检测成本。
发明内容
本发明提供一种聚合物材料电学性能测试装置，有益效果是可以进行多种机械应力情况下的测试。
上述目的通过以下技术方案来实现：
一种聚合物材料电学性能测试装置，包括支撑机构，所述支撑机构包括电机Ⅰ，电机Ⅰ的输出轴上固接有机架Ⅰ，机架Ⅰ上固接有伸缩缸Ⅰ，伸缩缸Ⅰ上固接有基座，基座上固接两个上下镜像对称设置的直线驱动机构，每个直线驱动机构驱动一个滑块左右移动，滑块上固接有伸缩缸Ⅱ,伸缩缸Ⅱ上固接有夹部，基座上固接有电机Ⅱ,电机Ⅱ的输出轴上固接有多段伸缩柱体，多段伸缩柱体的每段柱体的直径靠近电机Ⅱ的一侧增加，以形成多处肩部；所述支撑机构左右镜像对称设有两个；
所述直线驱动机构包括机架Ⅱ，机架Ⅱ上固接有电机Ⅲ，电机Ⅲ的输出轴上固接有丝杠；所述机架Ⅱ固接在基座上，滑块螺旋传动在丝杠上，机架Ⅱ上设有直槽口，滑块滑动连接在直槽口内；
基座上固接有圆钢，圆钢滑动连接在机架Ⅰ上。
所述多段伸缩柱体包括柱体Ⅰ，柱体Ⅰ上滑动连接有柱体Ⅱ，柱体Ⅱ内固接有垫座Ⅰ，垫座Ⅰ与柱体Ⅰ之间固接有压簧Ⅰ，柱体Ⅱ上滑动连接有柱体Ⅲ，柱体Ⅲ内固接有垫座Ⅱ，垫座Ⅱ与柱体Ⅱ之间固接有压簧Ⅱ，柱体Ⅲ固接在电机Ⅱ的输出轴上。
柱体Ⅲ靠近电机Ⅱ的一端固接有环状结构。
所述夹部为两个直杆，直杆与多段伸缩柱体的轴线平行，所述两个直杆相对多段伸缩柱体的轴线中心对称。
电机Ⅰ位于电机Ⅱ的正下方。
机架Ⅰ为L型。
还包括伸缩缸Ⅲ，伸缩缸Ⅲ的伸缩端上固接有轮座，轮座上转动连接有偏心轮，偏心轮通过电机Ⅳ驱动实现转动。
所述电机Ⅳ固接在地面上，电机Ⅳ的输出轴与偏心轮的端部通过带轮皮带组件实现同步传动，偏心轮上的带轮的半径小于偏心轮的最小半径。
附图说明
图1为聚合物材料电学性能测试装置的整体结构示意图；
图2为电机Ⅰ和机架Ⅰ的结构示意图；
图3为伸缩缸Ⅰ、基座、圆钢、电机Ⅱ、柱体Ⅰ、柱体Ⅱ和柱体Ⅲ的结构示意图；
图4为多段伸缩柱体的剖面结构示意图；
图5为直线驱动机构的结构示意图；
图6为伸缩缸Ⅱ和夹部的结构示意图；
图7为伸缩缸Ⅲ、轮座和偏心轮的结构示意图；
图8为偏心轮的结构示意图。
具体实施方式
一种聚合物材料电学性能测试装置，参考图1至6，包括支撑机构，所述支撑机构左右镜像对称设有两个；举例说明图1中位于左侧的支撑机构，包括输出轴朝上设置的电机Ⅰ11，电机Ⅰ11的位置固定设置，电机Ⅰ11的输出轴上固接有机架Ⅰ12；
优选的，机架Ⅰ12为L形，且直角处焊接有加强筋；
进一步的，机架Ⅰ12的左端固接有伸缩缸Ⅰ31的固定端，伸缩缸Ⅰ31的活动端朝右设置，伸缩缸Ⅰ31的活动端上固接有基座32，基座32上固接两个上下镜像对称设置的直线驱动机构；
其中，每个直线驱动机构驱动一个滑块54左右移动，两个直线驱动机构之间为内侧，滑块54的内端固接有伸缩缸Ⅱ55的固定端,伸缩缸Ⅱ55的伸缩端朝内设置，且伸缩缸Ⅱ55的伸缩端上固接有夹部56，基座32上固接有电机Ⅱ34,电机Ⅱ34的输出轴朝右设置，电机Ⅱ34位于两个直线驱动机构之间，电机Ⅱ34的输出轴上固接有多段伸缩柱体，多段伸缩柱体的每段柱体的直径靠近电机Ⅱ34的一侧增加，以形成多处肩部；
其中，启动伸缩缸Ⅰ31用于带动多段伸缩柱体左右移动，电机Ⅱ34用于带动多段伸缩柱体绕自身的输出轴转动；
其中，所述直线驱动机构包括机架Ⅱ51，机架Ⅱ51上固接有电机Ⅲ52，电机Ⅲ52的输出轴上固接有丝杠53；丝杠53的轴线左右延伸，所述机架Ⅱ51固接在基座32上，滑块54螺旋传动在丝杠53上，机架Ⅱ51上设有直槽口，滑块54滑动连接在直槽口内，通过电机Ⅲ52带动丝杠53转动，丝杠53带动滑块54沿直槽口左右移动。
进一步的，为分担伸缩缸Ⅰ31所受的径向力，基座32上固接有圆钢33，圆钢33滑动连接在机架Ⅰ12上。
其中，具体参考图4，所述多段伸缩柱体包括由右至左依次设置的柱体Ⅰ41、柱体Ⅱ42和柱体Ⅲ44，且柱体Ⅰ41、柱体Ⅱ42和柱体Ⅲ44的直径依次增加；
其中，柱体Ⅰ41的外壁上滑动连接柱体Ⅱ42，柱体Ⅰ41外壁上设有键槽Ⅰ，柱体Ⅱ42上固接有键Ⅰ，所述键Ⅰ滑动连接在键槽Ⅰ内，柱体Ⅱ42的左端固接有垫座Ⅰ43，垫座Ⅰ43与柱体Ⅰ41之间固接有压簧Ⅰ，柱体Ⅱ42内设有键槽Ⅱ，柱体Ⅰ41的左端固接有键Ⅱ，所述键Ⅱ滑动连接在键槽Ⅱ内，且键槽Ⅱ不超过柱体Ⅱ42的中部，以保持压簧Ⅰ处于压缩状态；进一步的，柱体Ⅱ42上滑动连接有柱体Ⅲ44，柱体Ⅱ42的外壁上设有键槽Ⅲ，柱体Ⅲ44的内部固接有键Ⅲ，所述键Ⅲ滑动连接在所述键槽Ⅲ上，进一步的，柱体Ⅲ44内固接有垫座Ⅱ45，垫座Ⅱ45与柱体Ⅱ42之间固接有压簧Ⅱ，柱体Ⅲ44的内壁左侧设有键槽Ⅳ，柱体Ⅱ42的左端固接有键Ⅳ，所述键Ⅳ滑动连接在键槽Ⅳ内，且键槽Ⅳ延伸至柱体Ⅲ44的中部，使得键Ⅳ抵在键槽Ⅳ的右端，使压簧Ⅱ处于压缩状态，柱体Ⅲ44固接在电机Ⅱ34的输出轴上。
将管状的聚合物材料，如与碳纳米管结合的聚合物材料的两端分别套装在两个多段伸缩柱体上，根据管状的聚合物材料内径间隙配合在柱体Ⅰ41、柱体Ⅱ42或柱体Ⅲ44上，随后利用肩部挤压管状的聚合物材料，以测试压缩状态下的聚合物材料的热释电效应；或使上下两个夹部56夹持管状的聚合物材料，随后启动伸缩缸Ⅰ31使两个多段伸缩柱体间距增加，以测试拉伸状态下的聚合物材料的热释电效应；或保持夹持状态下使电机Ⅰ11旋转，测试管状的聚合物材料弯曲下的热释电效应；若管状的聚合物的长度较短，但内径较大，管状的聚合物一端套设在柱体Ⅲ44上时，另一端无法套设在另一个柱体Ⅲ44上，此时两个多段伸缩柱体的内端接触，即两个柱体Ⅰ41接触，此时进一步减小两个多段伸缩柱体的间距，使得柱体Ⅰ41和柱体Ⅱ42通过挤压收缩即可。
所述夹部56为两个直杆，直杆与多段伸缩柱体的轴线平行，所述两个直杆相对多段伸缩柱体的轴线中心对称，以实现周向方向四个线接触的方式固定管状的聚合物材料。
进一步的，还包括伸缩端朝上设置的伸缩缸Ⅲ61，伸缩缸Ⅲ61的伸缩端上固接有轮座62，轮座62上转动连接有偏心轮63，伸缩缸Ⅲ61用于调节偏心轮63的高度，偏心轮63位于两个支撑机构中心，偏心轮63通过电机Ⅳ驱动实现转动；启动电机Ⅳ使偏心轮63高速旋转，调节偏心轮63的高度使得偏心轮63反复撞击管状的聚合物材料产生振动，以测试振动下的热释电效应；在振动测试前，优选增加两个多段伸缩柱体的间距，使得管状的聚合物材料搭在直径更小的部分，进而管状的聚合物的内壁与多段伸缩柱体之间具有间距，增加振动幅度，同时旋转多段伸缩柱体测试在旋转摩擦与振动结合下的热释电效应；
进一步的，所述电机Ⅳ固接在地面上，电机Ⅳ的输出轴与偏心轮63的端部通过带轮皮带组件实现同步传动，偏心轮63上的带轮的半径小于偏心轮63的最小半径。
Claims (6)
1.一种聚合物材料电学性能测试装置，包括支撑机构，所述支撑机构包括电机Ⅰ(11)，电机Ⅰ(11)的输出轴上固接有机架Ⅰ(12)，机架Ⅰ(12)上固接有伸缩缸Ⅰ(31)，伸缩缸Ⅰ(31)上固接有基座(32)，基座(32)上固接两个上下镜像对称设置的直线驱动机构，每个直线驱动机构驱动一个滑块(54)左右移动，滑块(54)上固接有伸缩缸Ⅱ(55),伸缩缸Ⅱ(55)上固接有夹部(56)，基座(32)上固接有电机Ⅱ(34),电机Ⅱ(34)的输出轴上固接有多段伸缩柱体，多段伸缩柱体的每段柱体的直径靠近电机Ⅱ(34)的一侧增加，以形成多处肩部；所述支撑机构左右镜像对称设有两个；
所述直线驱动机构包括机架Ⅱ(51)，机架Ⅱ(51)上固接有电机Ⅲ(52)，电机Ⅲ(52)的输出轴上固接有丝杠(53)；所述机架Ⅱ(51)固接在基座(32)上，滑块(54)螺旋传动在丝杠(53)上，机架Ⅱ(51)上设有直槽口，滑块(54)滑动连接在直槽口内；
所述多段伸缩柱体包括柱体Ⅰ(41)，柱体Ⅰ(41)上滑动连接有柱体Ⅱ(42)，柱体Ⅱ(42)内固接有垫座Ⅰ(43)，垫座Ⅰ(43)与柱体Ⅰ(41)之间固接有压簧Ⅰ，柱体Ⅱ(42)上滑动连接有柱体Ⅲ(44)，柱体Ⅲ(44)内固接有垫座Ⅱ(45)，垫座Ⅱ(45)与柱体Ⅱ(42)之间固接有压簧Ⅱ，柱体Ⅲ(44)固接在电机Ⅱ(34)的输出轴上；
所述夹部(56)为两个直杆，直杆与多段伸缩柱体的轴线平行，所述两个直杆相对多段伸缩柱体的轴线中心对称；
还包括伸缩缸Ⅲ(61)，伸缩缸Ⅲ(61)的伸缩端上固接有轮座(62)，轮座(62)上转动连接有偏心轮(63)，偏心轮(63)通过电机Ⅳ驱动实现转动；
将管状的聚合物材料的两端分别套装在两个多段伸缩柱体上，根据管状的聚合物材料内径间隙配合在柱体Ⅰ(41)、柱体Ⅱ(42)或柱体Ⅲ(44)上，随后利用肩部挤压管状的聚合物材料，以测试压缩状态下的聚合物材料的热释电效应；或使上下两个夹部(56)夹持管状的聚合物材料，随后启动伸缩缸Ⅰ(31)使两个多段伸缩柱体间距增加，以测试拉伸状态下的聚合物材料的热释电效应；或保持夹持状态下使电机Ⅰ(11)旋转，测试管状的聚合物材料弯曲下的热释电效应；若管状的聚合物的长度较短，但内径较大，管状的聚合物一端套设在柱体Ⅲ(44)上时，另一端无法套设在另一个柱体Ⅲ(44)上，此时两个多段伸缩柱体的内端接触，即两个柱体Ⅰ(41)接触，此时进一步减小两个多段伸缩柱体的间距，使得柱体Ⅰ(41)和柱体Ⅱ(42)通过挤压收缩；调节偏心轮(63)的高度使得偏心轮(63)反复撞击管状的聚合物材料产生振动，以测试振动下的热释电效应。
2.根据权利要求1所述的聚合物材料电学性能测试装置，基座(32)上固接有圆钢(33)，圆钢(33)滑动连接在机架Ⅰ(12)上。
3.根据权利要求1所述的聚合物材料电学性能测试装置，柱体Ⅲ(44)靠近电机Ⅱ(34)的一端固接有环状结构。
4.根据权利要求1所述的聚合物材料电学性能测试装置，电机Ⅰ(11)位于电机Ⅱ(34)的正下方。
5.根据权利要求4所述的聚合物材料电学性能测试装置，机架Ⅰ(12)为L型。
6.根据权利要求5所述的聚合物材料电学性能测试装置，所述电机Ⅳ固接在地面上，电机Ⅳ的输出轴与偏心轮(63)的端部通过带轮皮带组件实现同步传动，偏心轮(63)上的带轮的半径小于偏心轮(63)的最小半径。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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