本發(fā)明涉及一種用于測試導(dǎo)電纖維材料在力-電耦合作用下其力學(xué)性能的夾具及實(shí)驗(yàn)方法，屬于纖維的力學(xué)性能測試、表征領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

導(dǎo)電纖維是上個世紀(jì)60年代所發(fā)展的一種新型材料。目前，根據(jù)成分的不同，導(dǎo)電纖維可分為金屬纖維、導(dǎo)電型金屬化合物纖維、導(dǎo)電高分子型纖維，以及碳素纖維。其中，碳素纖維憑借其高模量、高強(qiáng)度、良好的導(dǎo)電性能越來越多在航空航天等領(lǐng)域中應(yīng)用，尤其是在碳納米管被發(fā)現(xiàn)之后，通過將碳納米管紡絲得到的碳納米管纖維更是成為了研究的熱點(diǎn)。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)告，碳納米管纖維可以被制作成傳感器、智能器件來使用。因此，研究其在力、電共同作用下的力學(xué)行為對其對應(yīng)用具有十分重要的指導(dǎo)作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于導(dǎo)電纖維在加載電流、拉伸作用下測量其力學(xué)性能的夾具與實(shí)驗(yàn)方法，通過利用納米拉伸儀上夾頭向上移動拉伸纖維的同時加載電流至發(fā)生斷裂，獲得導(dǎo)電纖維的應(yīng)力-應(yīng)變曲線、斷裂強(qiáng)度等力學(xué)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對導(dǎo)電纖維在力電耦合作用下力學(xué)性能測試。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種用于測試導(dǎo)電纖維的夾具，該夾具包括主塊體1、副塊體2、圓環(huán)狀塊體4、緊固圓柱3，主塊體1和副塊體2均為u形結(jié)構(gòu)，主塊體1和副塊體2上下拼接組成矩形結(jié)構(gòu)，其中主塊體1的內(nèi)表面處設(shè)有凸起的主方形臺,主方形臺的表面設(shè)置有凹形槽，在主塊體1的底部分別設(shè)有有凹槽，凹槽兩側(cè)設(shè)有對稱的主孔；

副塊體2表面有凸起的副方形臺,副方形臺表面內(nèi)置有凹形槽，副塊體2的表頂部設(shè)有凸起的方臺，方臺兩側(cè)設(shè)有對稱的副孔；

主塊體1底部的底部與副塊體2頂部的方臺配合后，主孔與副孔相對應(yīng)，緊固圓柱3插入主孔與副孔，完成主塊體1與副塊體2的連接。

圓環(huán)狀塊體4的頂端設(shè)有凸起；第一個圓環(huán)狀塊體4的頂端的凸起插入主塊體1的主方形臺的表面設(shè)置有凹形槽內(nèi)，第二個圓環(huán)狀塊體4的頂端的凸起插入與副塊體2的副方形臺的表面設(shè)置有凹形槽內(nèi)；導(dǎo)電纖維5分別貼于兩個圓環(huán)狀塊體4的圓環(huán)表面之間。電源6分別連接兩個圓環(huán)狀塊體4。

實(shí)驗(yàn)裝置的工作過程如下

s1將副塊體2兩端凸起的方形臺插入主塊體1的兩端的凹槽當(dāng)中。

s2兩個緊固圓柱3分別貫穿于主塊體1與副塊體2的主空和副孔中，使得主塊體1、副塊體2連接成整體。

s3兩個圓環(huán)狀塊體4通過頂部的凸起的部分分別插入主塊體1與副塊體2內(nèi)表面的方形臺凹槽內(nèi)。

s4取出一段導(dǎo)電纖維5粘貼于兩個圓環(huán)狀塊體4之間。

s5將主塊體1、副塊體2分別由微納米拉伸儀的夾頭加持上下兩端。

s6將電源6的兩個夾頭分別夾持于兩圓環(huán)狀塊體4。

s7對微納米拉伸儀器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，并抽出兩個緊固圓柱3。

s8開啟電源6，開啟拉伸儀器工作按鈕，在通電、拉伸共同作用下。纖維的應(yīng)力-應(yīng)變曲線、以及斷裂強(qiáng)度會被記錄下來。

附圖說明

圖1為一種用于測試導(dǎo)電纖維的夾具的結(jié)構(gòu)圖。

圖2為碳納米管纖維在電壓為0v、1v、2v、3v、4v情況下拉伸獲得的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

圖中：1、主塊體，2、副塊體，3、緊固圓柱，4、圓環(huán)狀塊體，5、導(dǎo)電纖維，6、電源。

具體實(shí)施方式

如圖2所示，通過本發(fā)明裝置得的碳納米管纖維在電壓為0v、1v、2v、3v、4v情況下拉伸獲得的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

首先，將副塊體兩端凸起的方形臺，插入主塊體的兩端的凹槽當(dāng)中，通過兩個緊固圓柱分別貫穿于主塊體與副塊體凹槽與凸起方形臺的空隙當(dāng)中，使得主塊體、副塊體連接成整體。然后，將兩個圓環(huán)狀塊體通過頂部的凸起的部分分別插入主塊體與副塊體內(nèi)表面的方形臺凹槽內(nèi)，取出一小段碳納米管纖維粘貼于圓環(huán)狀塊體兩個端部，再將主整體、副塊體、分別在微納米拉伸儀加持在上下的兩個夾頭。最后，對微納米拉伸儀器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，并抽出兩個緊固圓柱，開啟電源，開啟拉伸儀器工作按鈕，在通電、拉伸共同作用下，獲得了碳納米管纖維在相同拉伸速率下，0v-4v電壓下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種用于測試導(dǎo)電纖維在力?電耦合作用下力學(xué)性能的夾具及實(shí)驗(yàn)方法，該夾具包括主塊體、副塊體、圓環(huán)狀塊體、緊固圓柱，主塊體和副塊體均為U形結(jié)構(gòu)，主塊體和副塊體上下拼接組成矩形結(jié)構(gòu)；圓環(huán)狀塊體的頂端設(shè)有凸起；第一個圓環(huán)狀塊體的頂端的凸起插入主塊體的主方形臺的表面設(shè)置有凹形槽內(nèi)，第二個圓環(huán)狀塊體的頂端的凸起插入與副塊體的副方形臺的表面設(shè)置有凹形槽內(nèi)；導(dǎo)電纖維分別貼于兩個圓環(huán)狀塊體的圓環(huán)表面之間。電源分別連接兩個圓環(huán)狀塊體。通過利用納米拉伸儀上夾頭向上移動拉伸纖維的同時加載電流至發(fā)生斷裂，獲得導(dǎo)電纖維的應(yīng)力?應(yīng)變曲線、斷裂強(qiáng)度等力學(xué)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對導(dǎo)電纖維在力電耦合作用下力學(xué)性能測試。

技術(shù)研發(fā)人員：劉夏;楊慶生;劉扶慶;李丹
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.05
技術(shù)公布日：2017.07.18