CN214121819U

CN214121819U - 一种软物质力学性能测量装置

Info

Publication number: CN214121819U
Application number: CN202021077119.6U
Authority: CN
Inventors: 刘雷; 张少邦
Original assignee: Ankon Medical Technologies Shanghai Ltd
Current assignee: Ankon Medical Technologies Shanghai Ltd
Priority date: 2020-06-11
Filing date: 2020-06-11
Publication date: 2021-09-03
Anticipated expiration: 2030-06-11

Abstract

本实用新型公开了一种软物质力学性能测量装置，包括探针、样品池和长度测量装置，所述样品池用于容纳所述软物质，所述探针悬于所述样品池上方用以锥入、提拉所述软物质，所述长度测量装置立于所述样品池上方用以测量所述软物质被所述探针提拉的长度。本实用新型公开的软物质力学性能测量装置通过使用探针提拉软物质，测量软物质的力学性能，制造成本低、简单易操作。又通过采用多种形状的针头，提高装置的适用性。且探针不局限于手动控制或是电动控制，实用性强，容易普及。

Description

一种软物质力学性能测量装置

技术领域

本实用新型涉及软物质测试技术领域，尤其涉及一种软物质力学性能测量装置。

背景技术

软物质在现代工业生产和生活中具有广泛应用。随着电子封装技术的发展，越来越多的先进传感器需要使用软物质进行封装，以实现传感器性能的最优化。例如，硅胶软物质以其优良的生物相容性，耐高温性，在较宽范围内硬度(柔软度)可调整性，以及长期使用稳定性，广泛应用于电子封装以及生物医疗领域。

目前对于软物质的力学性能表征主要以硬度、拉伸强度、断裂伸长等参数为主。在工业生产中，硬度参数测试仪器小型便携，且操作步骤简单，因而硬度测试广泛用于生产过程控制。但是许多封装级的硅胶软物质在一定条件下具有粘流特性，因此不适用于硬度测试。此外，由于硅胶是交联体系，虽然具有一定的粘流特性，但是又无法使用粘度计进行粘度的质量管控。而锥入度测试方法普及度低，设备复杂难以购买，而且测试消耗样品量大，因此该方法对精密传感器封装过程硅胶质量监控的可行性极低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种简单易操作的软物质力学性能测量装置。

本实用新型提供一种软物质力学性能测量装置，包括探针、样品池和长度测量装置，所述样品池用于容纳所述软物质，所述探针悬于所述样品池上方用以锥入、提拉所述软物质，所述长度测量装置立于所述样品池上方用以测量所述软物质被所述探针提拉的最大拉起长度，所述最大拉起长度为拉丝断裂时的临界长度。

进一步地，所述软物质为处于固体与理想流体之间的物质，所述软物质为人工制造的软物质或天然形成的软物质。

进一步地，还包括底座，所述底座平放在水平台面上，所述样品池布置于所述底座上，所述长度测量装置立于所述底座上表面。

进一步地，所述探针首端与电机或机械手柄相连，所述探针由所述电机或所述机械手柄控制锥入、提拉所述软物质。

进一步地，所述探针首端被操作员握持，所述探针由所述操作员手动控制锥入、提拉所述软物质。

进一步地，所述探针末端设有针头，所述针头用以与所述软物质接触。

进一步地，所述针头的形状为圆弧形、平整形或球形状。

本实用新型提供的软物质力学性能测量装置通过使用探针提拉软物质测量软物质的力学性能，制造成本低、简单易操作。又通过采用多种形状的针头，提高装置的适用性。且探针不局限于手动控制或是电动控制，实用性强，容易普及。

附图说明

图1为本实用新型实施例软物质力学性能测量装置的立体图；

图2为图1所述软物质力学性能测量装置中圆弧形针头的探针的主视图；

图3为图1所述软物质力学性能测量装置中平整形针头的探针的主视图；

图4为图1所述软物质力学性能测量装置中球形针头的探针的主视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

请参考图1至图2，本申请实施例提供了一种软物质力学性能测量装置。参阅图1，所述软物质力学性能测量装置，包括探针10、长度测量装置20、底座30和样品池40。所述底座30为一用于固定长度测量装置20及样品池 30的固定装置。例如，所述底座30为具有一定厚度的长方体固定装置。所述底座30平放在水平台面上，所述样品池40布置于所述底座30上，所述长度测量装置20立于所述底座30上表面。

样品池40用于容纳软物质(未画出)，样品池40布置于底座30上，底座30平放于水平台面上以保证样品池40的水平。所述样品池40可为一具有一定厚度的凹槽，例如为一圆柱形凹槽。该样品池40的厚度小于底座30的厚度。其中，软物质为处于固体与理想流体之间的物质，为人工制造的软物质或天然形成的软物质，例如硅胶，橡胶，弹性体，聚合物熔体等。探针10 悬于样品池40上方用以锥入、提拉软物质。探针10首端可被操作员握持，操作员能驱动探针10锥入、提拉软物质。

在其他实施例中，探针10也可与电机相连或是由机械手柄夹持，通过电动控制探针10运动，电动控制可以提高每次探针10锥入、提拉的一致性。不限制探针10的驱动方式，能够提高装置实用性，且容易普及。由机械手柄夹持时，可为机械手柄设置人机交互界面，方便人工调整探针10的初始位置。人机交互界面还可以设置探针10的角度、锥入提拉的速度和力度等参数，用以适用于检测多种不同成分和力学性能的软物质材料。

长度测量装置20立于底座30上表面，样品池40侧上方。长度测量装置 20用以测量软物质被探针10提拉的最大拉起长度，即拉丝断裂时的临界长度。在本实施例中，长度测量装置20为标尺，在其他实施例中，长度测量装置20也可由钢板尺、卷尺、激光测距仪等替代。通过使用探针10提拉软物质测量软物质的力学性能，制造成本低、简单易操作。

如图2、3、4所示，探针10末端设有针头11，用以与软物质接触。针头11的形状，可以根据软物质类型进行设计，可以设计为圆弧形、平整形或球形等形状，以满足实际应用中不同类型软物质的测试需求，提高装置的适用性。

一具体实施例中，使用上述软物质力学性能测量装置对制作形成的粘弹性软物质，进行力学性能测试。

粘弹性软物质(以下称为样品)：

本实施例中，样品由A组分(硅胶)、B组分(固化剂)和C组分(钛白粉)按一定比例进行配制，具体地，可以参照表1所示表格中的比例进行配制。配制完成后置于40℃恒温烘箱中进行加热固化，固化时间60分钟。充分固化后，形成样品。

测试装置：

本实施例中，长度测量装置20为标尺。样品池40为直径2cm，深度1.5cm 的圆柱形凹槽。探针10设计为圆弧形针头11且直径为4mm，其材质为不锈钢。在其他实施例中，长度测量装置20可根据实际情况选择；样品池40、探针10的形状、尺寸及材质可根据实际情况设计。

测试结果：

参考下表1，A组分和C组分的配制比例保持不变，仅改变B组分的配制比例，配制形成的样品，其力学性能具有明显的区别。具体的，当A:B:C的配制比例为1:1:0.25时，该样品的粘流长度为1cm；当A:B:C的配制比例为 1:0.9:0.25时，该样品的粘流长度为3cm；当A:B:C的配制比例为1:0.8:0.25 时，该样品的粘流长度为6cm。可见，随着B组分的减少，粘弹性软物质的粘流长度变长，即，其粘流特性增加，更加偏向于流体特性。其原理是，B 组分为固化剂，B组分加入量的多少决定固化后的凝胶的柔软度。测试结果与理论预测相符。

序号	A	B	C	粘流长度(cm)
					1	1	1	0.25	1
2	1	0.9	0.25	3
					3	1	0.8	0.25	6

表1

本实施例中，针对相同配制比例形成的样品(A:B:C的配制比例为 1:0.8:0.25)，进行了重复性测试。参考下表2，经过多次测试，测得的粘流长度变化不大，其标准偏差可以接受。

序号	A	B	C	粘流长度(cm)
					1	1	0.8	0.25	6
2	1	0.8	0.25	6
					3	1	0.8	0.25	5
4	1	0.8	0.25	7

表2

本申请提供的软物质力学性能测量装置通过使用探针10提拉软物质测量软物质的力学性能，制造成本低、简单易操作。又通过采用多种形状的针头11，提高装置的适用性。且探针10不局限于手动控制或是电动控制，实用性强，容易普及。经过多次测量求出标准差及平均数，避免误差对测量结果产生的影响。

在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当元件例如层、区域或基板被称作“形成在”、“设置在”或“位于”另一元件上时，该元件可以直接设置在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一元件上时，不存在中间元件。

在本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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的具体含义。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种软物质力学性能测量装置，其特征在于，包括探针、样品池和长度测量装置，所述样品池用于容纳所述软物质，所述探针悬于所述样品池上方用以锥入、提拉所述软物质，所述长度测量装置立于所述样品池上方用以测量所述软物质被所述探针提拉的最大拉起长度，所述最大拉起长度为拉丝断裂时的临界长度。

2.如权利要求1所述的软物质力学性能测量装置，其特征在于，所述软物质为处于固体与理想流体之间的物质，所述软物质为人工制造的软物质或天然形成的软物质。

3.如权利要求1所述的软物质力学性能测量装置，其特征在于，还包括底座，所述底座平放在水平台面上，所述样品池布置于所述底座上，所述长度测量装置立于所述底座上表面。

4.如权利要求1所述的软物质力学性能测量装置，其特征在于，所述探针首端与电机或机械手柄相连，所述探针由所述电机或所述机械手柄控制锥入、提拉所述软物质。

5.如权利要求1所述的软物质力学性能测量装置，其特征在于，所述探针首端被操作员握持，所述探针由所述操作员手动控制锥入、提拉所述软物质。

6.如权利要求1所述的软物质力学性能测量装置，其特征在于，所述探针末端设有针头，所述针头用以与所述软物质接触。

7.如权利要求6所述的软物质力学性能测量装置，其特征在于，所述针头的形状为圆弧形、平整形或球形状。