[发明专利]高通量测试纤维与树脂微观界面性能热力耦合装置及方法

说明书

本发明公开了一种高通量测试纤维与树脂微观界面性能热力耦合装置，属于先进高分子基复合材料技术测量领域，本发明通过将热电偶安装于微键脱粘实验装置的内部，与信号放大器相连，信号放大器的输出端连接于接线板，接线板连接有信号采集卡，信号采集卡的输出端与温度集成控制器相连，温度集成控制器连接于信号输出卡的输入端，输出端接于接线板的中部，接线板的上下端接于继电器的输入端，继电器的输出端一端接于镍铬合金加热器，一端接于电源负极，镍铬合金另一端接于电源正极；利用该装置的方法能够获悉恒定温度或者阶梯温度变化对界面力是否存在影响，并且更加符合先进高分子基复合材料在实际中的应用。

技术领域

本发明涉及先进高分子基复合材料技术测量领域，特别涉及一种在热力耦合作用条件下高通量测试纤维与树脂微观界面力学性能的装置及方法。

背景技术

随着2011年美国材料基因组计划的提出与实施，结合了高通量材料试验和材料数据库的高通量材料集成设计方法，得到了科学界和工业界的高度重视。在先进高分子基复合材料的设计和研发上，利用实验及计算机模拟方法来研究材料的最佳组分、结构和性能的关系，结合云端数据库设计出符合特定要求的新型材料，并通过高通量实验筛选，从而极大地加快先进高分子基复合材料的创新、缩短研发的周期。通过已知的可靠实验数据，用理论模拟去尝试尽可能多的真实或未知材料，建立其组份，结构和各种物性的数据库，通过数据挖掘探寻材料组份，结构和性能之间的关系模式，用于指导先进高分子基复合材料设计。

对于先进高分子基复合材料性能最重要的表征就是界面力。界面力，也称为界面粘合强度，即纤维断裂处通过高分子基基体向纤维传递应力的能力，直接影响到复合材料的强度、韧性和破坏模式等微观、宏观力学行为。因此，如何表征纤维和高分子基体间的界面的微观性质，对预测材料宏观机械性能，设计、控制和优化纤维增强复合材料性能提供实验和理论基础。

目前世界测量先进高分子基复合材料界面力的主要方法是microbond test即微键脱粘实验。但是现有的微键脱粘实验均是在常温下对试样进行界面力的测试。而在先进高分子基复合材料的应用领域中，复合材料的服役条件常常会处于高温条件下，那么在高于室温的温度条件下测量得到的界面力是否与常温相同，或者有何变化，这一研究对于先进高分基复合材料在航空航天领域的应用就具有很重要的意义，因此在高于常温的温度条件下对界面力进行测量就显得尤为重要。

因而开发出一种高通量测试纤维与树脂微观界面性能热力耦合装置及方法就显得尤为重要。

发明内容

针对现有的测试微键脱粘实验的装置仅能测量常温下界面力的基础上，本发明增加加热装置，从而考虑了在热力耦合作用条件下测量界面力；此外利用本发明的装置的方法是对多组试样同时分别加热获得同一材料同一时间下，不同热力耦合作用下的界面强度，加快实验筛选的效率并且保证了准确性。

本发明是这样实现的：

一种高通量测试纤维与树脂微观界面性能热力耦合装置，其特征在于，所述的装置包括热电偶，所述的热电偶包括两个不同材质的热电极，所述的热电极通过焊接连接，构成闭合回路；所述的热电极外包覆有绝缘保护套，所述的热电偶端部设置有接线盒，所述的热电偶通过接线盒与信号放大器输入端连接，所述的信号放大器输出端与接线板连接；信号采集卡与信号放大器并不直接相连，而是通过接线板间接传递信号，信号放大器的正负极分别接于接线板的上下端，信号采集卡接于接线板的中部；所述的装置还包括继电器，所述的继电器的输入端通过接线板与信号输出卡间接相连，所述的继电器的输出端有两个分支端，其一端接于电源负极，另一端连接于镍铬合金加热器；所述的镍铬合金加热器一端与继电器相连，另一端接于电源正极；所述的信号采集卡和信号输出卡之间连接有温度集成控制器。

进一步，所述的信号放大器内含NPN型硅三极管，通过导线与热电偶端部设置有接线盒相连接。

进一步，所述的温度集成控制器内含DI智能工业调节器，微型计算机芯片，采用高通量并发计算系统，通过USB端接口与信号采集卡和信号输出卡相连。