[实用新型]一种水凝胶应变传感器的测试装置

说明书

本实用新型公布了一种水凝胶应变传感器的测试装置，包括材料试验机、电化学工作站和连接它们的导线，其特征在于，所述材料试验机包含拉伸夹具和压缩夹具两种夹具，其中：所述拉伸夹具包括上拉伸夹具和下拉伸夹具，上、下拉伸夹具均由一对平行相对的拉伸夹片组成，每个拉伸夹片由一个不锈钢片和一个橡胶片粘接而成，其中每对拉伸夹片相对的一面为橡胶片，外侧面为不锈钢片；所述压缩夹具包括两个压缩盘，每个压缩盘由一个不锈钢盘和一个硅胶盘粘接而成，两个压缩盘相对的一面为硅胶盘，向外的一面为不锈钢盘；所述电化学工作站至少具有四个电极。利用该装置能够简便且精确地对水凝胶在拉伸和压缩过程的应变—电阻数据进行实时同步测定。

技术领域

本实用新型涉及应变传感器应用领域，具体是一种水凝胶应变传感器的测试装置，包含测试水凝胶应变传感器拉伸传感性能和压缩传感性能的两种形式。

背景技术

将机械应变信号转换为电阻信号的电阻式应变传感器在工业实践和电子设备中有着重要的应用。特别地，水凝胶应变传感器因在柔性可穿戴电子设备中有巨大的应用前景而受到广泛关注。

得益于水凝胶具有高可拉伸性和可压缩性的优异机械性能，水凝胶应变传感器能够对伸长率超过3000％和压缩率超过99％的机械应变进行检测。因此，这对能够产生大应变的水凝胶传感器性能的测试装置提出了一定要求。

然而，目前文献公开的水凝胶应变传感器性能的测试方法大都是靠人工手动操作来使水凝胶产生大应变，然后用半导体参数测量仪测试其电阻(Y.-Z.Zhang,et al.MXenesStretch Hydrogel Sensor Performance to New Limits.Sci.Adv.2018,4,eaat0098；Y.Zhou,et al.Highly Stretchable,Elastic,and Ionic Conductive Hydrogel forArtificial Soft Electronics.Adv.Funct.Mater.2019,29,1806220.)。这种方法存在着测试仪器昂贵难于获得、操作自动化低、可测试的水凝胶应变范围小、水凝胶应变控制精度低以及难于对水凝胶的应变—电阻数据进行同步测定等缺点。

实用新型内容

本实用新型目的是解决目前水凝胶应变传感器性能测试方法存在的上述背景技术中提到的问题，提供一种能够对水凝胶的应变传感器性能进行精确测定的简便易行的测试装置。

本实用新型的技术方案如下：

一种水凝胶应变传感器的测试装置，包括材料试验机、电化学工作站和连接它们的导线，其特征在于，所述材料试验机包含拉伸夹具和压缩夹具两种夹具，其中：所述拉伸夹具包括上拉伸夹具和下拉伸夹具，上、下拉伸夹具均由一对平行相对的拉伸夹片组成，每个拉伸夹片由一个不锈钢片和一个橡胶片粘接而成，其中每对拉伸夹片相对的一面为橡胶片，外侧面则为不锈钢片；所述压缩夹具包括两个压缩盘，每个压缩盘由一个不锈钢盘和一个硅胶盘粘接而成，两个压缩盘相对的一面为硅胶盘，向外的一面为不锈钢盘；所述电化学工作站至少具有四个电极。

进一步的，上述测试装置中，组成所述拉伸夹片的不锈钢片和橡胶片优选为矩形，二者长宽一致，长度优选为25～50mm，宽度优选为25～50mm。橡胶片的厚度优选为1～4mm。

优选的，组成所述压缩盘的不锈钢盘和硅胶盘为等直径的圆柱体，直径优选为30～80mm，其中不锈钢盘的高优选为15～40mm，硅胶盘的高优选为0.5～3.0mm。

所述导线优选为粗铜线，例如直径0.1～1.0mm的铜线。