[发明专利]用于分析抗冲击性和抗穿刺性的装置

说明书

本文中描述了一种用于分析膜样品的物理特性的装置。所述装置包括经配置以固持所述膜样品的夹持系统。所述装置进一步包括落镖探针系统，所述落镖探针系统经配置以测试所述膜样品的物理特性。所述落镖探针系统具有落镖探针、推进系统以及力传感器，所述推进系统经配置以相对于所述夹持系统移动所述落镖探针，所述力传感器经配置以测量所述落镖探针在落镖探针移动期间所经受的力。所述力传感器经配置以测量在所述落镖探针与所述膜样品接触时赋予所述膜样品的力。

技术领域

本发明涉及分析膜或材料薄片的抗冲击性和抗穿刺性。

背景技术

表征材料的物理特质可用于分析和改进在材料生产中采用的化学配方以及分析和改进制造材料方法。表征物理特性还可帮助消费者为其特定用例确定最佳产品，以及帮助研究人员为特定应用开发新颖的解决方案。一个有用的材料物理特性为确定材料的穿刺特性。落镖测试为科学家提供对材料高速穿刺特性的深刻理解。落镖测试通常涉及用具有特定尺寸的圆形圆柱探针刺破薄膜，所述探针以特定速度行进且测量由探针作用于薄膜上的力。

目前，对膜进行落镖测试以两种方式进行：手放落式落镖系统和仪表式落镖系统。在两种情况下，系统依赖于重力使落镖探针朝向待测试的膜加速。借助于夹持机构将膜固持在适当的位置。放落式落镖(drop dart，DD)涉及将已知质量/重量物体放落到膜上。操作者观察膜是否被刺穿。此测试可对多个膜复制品用不同质量/重量物体重复多次。从结果估计所得膜的特性(通常仅总体能量)。然而，此系统使用起来很繁琐，不适合自动化操作，且不提供对施加到膜的力曲线的性质的详细理解。

仪表式落镖冲击系统(instrumented dart impact system，IDI)较适合于通过将力传感器并入到用于刺穿膜的落镖探针上来从单一测试获得较丰富的数据。IDI系统使用预负载弹簧来增加测试系统的力和能量容量。这是自动落镖系统的当前技术现状。然而，以上两系统都是被动式致动的。另外，以上系统提供的所收集的数据量有限。

因此，仍需要一种用于分析膜的抗冲击性和抗穿刺性的装置，解决现有装置和系统的上述问题和其它问题。

发明内容

根据本发明的用于分析抗冲击性和/或抗穿刺性的装置提供(例如)落镖探针的主动式或受控式致动，其允许对膜或材料薄片的物理特性进行受控式测试，以及增加测试期间的数据收集。

本发明的一个方面是提供一种用于分析膜样品的物理特性的装置。所述装置包括经配置以固持所述膜样品的夹持系统。所述装置进一步包括落镖探针系统，所述落镖探针系统经配置以测试所述膜样品的物理特性。所述落镖探针系统具有落镖探针、推进系统以及力传感器，所述推进系统经配置以相对于所述夹持系统移动所述落镖探针，所述力传感器经配置以测量所述落镖探针在落镖探针移动期间所经受的力。所述力传感器经配置以测量在所述落镖探针与所述膜样品接触时赋予所述膜样品的力。

附图说明

本公开以及结构的相关元件的操作方法和功能以及制造的各部分和经济性的结合将在参考附图考虑以下描述和所附权利要求书时变得更加显而易见，所有这些均形成本说明书的一部分，其中相同的附图标记表示各个附图中的对应部分。然而，应明确地理解，附图仅用于说明和描述目的，并非旨在作为对本发明的限制的定义。

图1展示根据本发明实施例的系统的示意图；

图2展示根据本发明实施例的机器人系统的三维透视图；

图3展示根据本发明实施例的材料固持器系统的三维透视图；

图4展示根据本发明实施例的厚度测量系统的组件的三维透视图；

图5展示根据本发明实施例的材料图像分析仪系统的三维透视图，所述材料图像分析仪系统用于分析膜样品中的缺陷；

图6A为根据本发明实施例的夹持系统的三维透视图；