一種新型的應(yīng)變產(chǎn)生裝置的制造方法
【專利摘要】一種新型的應(yīng)變產(chǎn)生裝置，包括絕緣底座，至少一對(duì)可在絕緣底座上滑動(dòng)的夾具裝置，至少一對(duì)可在絕緣底座上滑動(dòng)的推動(dòng)裝置和至少一對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)，所述夾具裝置包括第一部件和第二部件，用于夾緊被測(cè)樣品，所述推動(dòng)裝置設(shè)置于被測(cè)樣品兩側(cè)，用于向被測(cè)樣品施加不同方向的應(yīng)力，所述動(dòng)力系統(tǒng)包括脈沖發(fā)生器和步進(jìn)電機(jī)，用于向推動(dòng)裝置提供動(dòng)力。本發(fā)明應(yīng)變產(chǎn)生裝置可控制被測(cè)樣品產(chǎn)生不同方向的應(yīng)力，并且可通過改變被測(cè)樣品彎曲曲率半徑控制應(yīng)力的大小，無需大量的人工手動(dòng)操作，效率高，成本低，可保證被測(cè)樣品在測(cè)試過程中保持穩(wěn)定的應(yīng)力大小；本發(fā)明應(yīng)變產(chǎn)生裝置可應(yīng)用于不同類型的柔性材料的電學(xué)性能的測(cè)試，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種新型的應(yīng)變產(chǎn)生裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種新型的應(yīng)變產(chǎn)生裝置，可用于實(shí)現(xiàn)多物理場(chǎng)（如低溫、磁場(chǎng)）下材 料的應(yīng)變特性的測(cè)試。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著材料科學(xué)的深入研究，對(duì)金屬、復(fù)合材料等柔性材料應(yīng)變條件下的電學(xué)特性， 如超導(dǎo)帶材、柔性材料、鐵電薄膜及陶瓷材料的電學(xué)性能的研究具有重要的意義，有助于進(jìn) 一步確定材料在實(shí)際工程應(yīng)用中的價(jià)值。超導(dǎo)帶材由于具有很強(qiáng)的輸運(yùn)能力而廣泛應(yīng)用于 高溫超導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域，而與導(dǎo)線不同的是，高溫超導(dǎo)帶材的臨界電流會(huì)受到應(yīng)變條件的影響， 輕則導(dǎo)致其輸運(yùn)能力下降，重則失去超導(dǎo)性能、損壞設(shè)備。因此，研究超導(dǎo)帶材在應(yīng)變條件 下的電學(xué)性能顯得尤為重要。
[0003] 目前，測(cè)試材料在應(yīng)變條件下的性能通常采用如下方法:將被測(cè)樣品固定于柔性 底板上，在底板兩端的垂直方向上施加壓應(yīng)力，通過底板兩端向下移動(dòng)的位移確定施加的 應(yīng)變的程度，最后將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)上擬合得到被測(cè)材料在該應(yīng)變條件下的各項(xiàng)電學(xué)性 能。但是，該方法存在以下缺陷：其一，該測(cè)試方法的完成需要大量人工手動(dòng)操作，效率較 低；其二，測(cè)試過程中不能實(shí)現(xiàn)不同方向應(yīng)力的測(cè)試，需將樣品重復(fù)取出，易造成樣品的損 壞;其三，對(duì)于超導(dǎo)帶材電學(xué)性能的測(cè)試，被測(cè)帶材需要在液氮條件下進(jìn)行測(cè)試，由于該測(cè) 試設(shè)備僅能在垂直方向上工作，需要使用大量的液氮，且實(shí)驗(yàn)過程中需將樣品不斷從液氮 環(huán)境中取出，易造成樣品損壞，影響測(cè)試結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)【背景技術(shù)】存在的缺陷，提出了一種新型的應(yīng)變產(chǎn)生裝置，可用于材料 在應(yīng)變條件下性能的測(cè)試中。本發(fā)明應(yīng)變產(chǎn)生裝置可控制被測(cè)樣品產(chǎn)生不同方向的應(yīng)力， 并可通過改變被測(cè)樣品彎曲曲率半徑控制應(yīng)力的大小，無需大量的人工手動(dòng)操作，實(shí)驗(yàn)精 度高，效率高，成本低。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] -種新型的應(yīng)變產(chǎn)生裝置，其特征在于，包括：
[0007] 絕緣底座；
[0008] 至少一對(duì)可在絕緣底座上滑動(dòng)的夾具裝置，所述夾具裝置包括第一部件和第二部 件，用于夾緊被測(cè)樣品，所述第一部件通過螺釘與第二部件固定，所述夾具裝置可在絕緣底 座上滑動(dòng)；
[0009] 至少一對(duì)可在絕緣底座上滑動(dòng)的推動(dòng)裝置，所述推動(dòng)裝置設(shè)置于被測(cè)樣品兩側(cè)， 用于向被測(cè)樣品施加不同方向的應(yīng)力;所述推動(dòng)裝置包括滑動(dòng)部件和探頭，滑動(dòng)部件可在 絕緣底座上滑動(dòng)，探頭與被測(cè)樣品接觸的一側(cè)設(shè)置為曲面，以防止探頭對(duì)被測(cè)樣品的破壞， 所述滑動(dòng)部件的一側(cè)設(shè)置齒條，用于與動(dòng)力桿上的齒輪配合；
[0010] 至少一對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)，用于向推動(dòng)裝置提供動(dòng)力，所述動(dòng)力系統(tǒng)通過支撐桿固定于 絕緣底座上方，通過動(dòng)力桿上的齒輪與推動(dòng)裝置的滑動(dòng)部件上的齒條配合，實(shí)現(xiàn)推動(dòng)裝置 在絕緣底座上的滑動(dòng)，從而推動(dòng)被測(cè)樣品產(chǎn)生形變；
[0011] 所述夾具裝置的滑動(dòng)方向與推動(dòng)裝置的滑動(dòng)方向垂直，所述夾具裝置中的第一部 件和第二部件與被測(cè)樣品接觸的一角設(shè)置為倒角結(jié)構(gòu)，以防止對(duì)被測(cè)樣品的破壞。
[0012] 進(jìn)一步地，所述夾具裝置通過滑軌實(shí)現(xiàn)在絕緣底座上的滑動(dòng)，具體為，所述夾具裝 置的底部設(shè)置滑輪，絕緣底座上設(shè)置軌道，用于與夾具裝置底部的滑輪配合實(shí)現(xiàn)夾具裝置 的滑動(dòng)。
[0013] 進(jìn)一步地，所述夾具裝置中的第二部件通過滑軌實(shí)現(xiàn)在絕緣底座上的滑動(dòng)，第一 部件通過螺釘與第二部件固定，從而可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)夾具裝置在絕緣底座上的滑動(dòng)。
[0014] 進(jìn)一步地，所述推動(dòng)裝置中的滑動(dòng)部件通過滑軌實(shí)現(xiàn)在絕緣底座上的相對(duì)滑動(dòng)， 從而推動(dòng)被測(cè)樣品產(chǎn)生形變。
[0015] 進(jìn)一步地，所述滑軌為滾輪式滑軌、鋼珠式滑軌或齒輪式滑軌等。
[0016]更進(jìn)一步地，所述夾具裝置中的第二部件底部設(shè)置滑輪，絕緣底座上設(shè)置軌道，用 于與第二部件的滑輪配合實(shí)現(xiàn)滑動(dòng);所述推動(dòng)裝置中的滑動(dòng)部件底部設(shè)置滑輪，絕緣底座 上設(shè)置軌道，用于與滑動(dòng)部件的滑輪配合實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)。
[0017] 進(jìn)一步地，所述夾具裝置通過滑槽的方式實(shí)現(xiàn)在絕緣底座上的滑動(dòng)，具體為，絕緣 底座上設(shè)置用于夾具裝置滑動(dòng)的滑槽，夾具裝置中的第二部件為帶通孔的塊體，通過螺釘 螺帽或螺栓螺母限制其僅在滑槽內(nèi)滑動(dòng)，所述螺釘或螺栓位于通孔內(nèi)且固定于絕緣底座 上，第一部件通過螺釘與第二部件固定，當(dāng)被測(cè)樣品發(fā)生形變時(shí)，即可帶動(dòng)夾具裝置在滑槽 內(nèi)滑動(dòng)。
[0018] 進(jìn)一步地，所述推動(dòng)裝置中的滑動(dòng)部件通過滑槽的方式實(shí)現(xiàn)在絕緣底座上的滑 動(dòng)，具體為，絕緣底座上設(shè)置用于滑動(dòng)部件滑動(dòng)的滑槽，滑動(dòng)部件為帶通孔的塊體，通過螺 釘螺帽或螺栓螺母限制其僅在滑槽內(nèi)滑動(dòng)，所述螺釘或螺栓位于通孔內(nèi)且固定于絕緣底座 上，當(dāng)動(dòng)力系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)部件在滑槽內(nèi)滑動(dòng)，從而推動(dòng)被測(cè)樣品產(chǎn)生形變。
[0019] 進(jìn)一步地，所述夾具裝置中的第一部件和第二部件采用銅塊體加工得到。
[0020] 進(jìn)一步地，所述推動(dòng)裝置中的滑動(dòng)部件采用銅塊體加工得到。
[0021] 進(jìn)一步地，所述推動(dòng)裝置中的探頭為可拆卸式的。
[0022] -種新型的應(yīng)變產(chǎn)生裝置的使用方法，包括以下步驟：
[0023] 步驟1:將被測(cè)樣品通過夾具裝置固定；
[0024] 步驟2:開啟步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)動(dòng)力桿上的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪與推動(dòng)裝置 中齒條的配合，實(shí)現(xiàn)推動(dòng)裝置在絕緣底座上的滑動(dòng)，從而推動(dòng)被測(cè)樣品產(chǎn)生形變;被測(cè)樣品 發(fā)生形變時(shí)，會(huì)帶動(dòng)夾具裝置在絕緣底座上滑動(dòng)，以保證被測(cè)樣品僅受到探頭施加的應(yīng)力。 [00 25] 進(jìn)一步地，可通過控制動(dòng)力系統(tǒng)中不同的步進(jìn)電機(jī)選擇施加應(yīng)力的方向，通過控 制步進(jìn)電機(jī)的正反方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)力的施加和釋放。
[0026] 本發(fā)明還提供了上述應(yīng)變產(chǎn)生裝置在測(cè)試超導(dǎo)帶材在應(yīng)變條件下的臨界電流中 的應(yīng)用。
[0027] 本發(fā)明還提供了上述應(yīng)變產(chǎn)生裝置在測(cè)試柔性材料在應(yīng)變條件下的電學(xué)性能中 的應(yīng)用。
[0028]本發(fā)明的有益效果為：
[0029] 1、本發(fā)明應(yīng)變產(chǎn)生裝置可控制被測(cè)樣品產(chǎn)生不同方向的應(yīng)力，并且可通過改變被 測(cè)樣品彎曲曲率半徑控制應(yīng)力的大小，無需大量的人工手動(dòng)操作，效率高，成本低，可保證 被測(cè)樣品在測(cè)試過程中保持穩(wěn)定的應(yīng)力大?。?br>[0030] 2、本發(fā)明應(yīng)變產(chǎn)生裝置在測(cè)試超導(dǎo)帶材的電學(xué)性能時(shí)，無需從液氮環(huán)境下取出樣 品，操作簡(jiǎn)單，可重復(fù)性好，能有效保持被測(cè)樣品的完整性；
[0031] 3、本發(fā)明應(yīng)變產(chǎn)生裝置不受被測(cè)樣品長度的限制，可通過增大絕緣底座的面積實(shí) 現(xiàn)高溫超導(dǎo)長帶材電學(xué)性能的測(cè)試;本發(fā)明應(yīng)變產(chǎn)生裝置可應(yīng)用于不同類型的柔性材料 (如柔性太陽能電池、鐵電薄膜等)的電學(xué)性能的測(cè)試，具有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0032] 圖1為本發(fā)明提供的一種實(shí)施方式的應(yīng)變產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1為動(dòng)力 系統(tǒng)，2為支撐結(jié)構(gòu)，3為推動(dòng)裝置，4為絕緣底座，5為夾具裝置；
[0033] 圖2為本發(fā)明提供的另一種實(shí)施方式的應(yīng)變產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1為動(dòng) 力系統(tǒng)，2為支撐結(jié)構(gòu)，3為推動(dòng)裝置，4為絕緣底座，5為夾具裝置；
[0034] 圖3為本發(fā)明提供的應(yīng)變產(chǎn)生裝置中動(dòng)力系統(tǒng)及支撐結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖4為本發(fā)明提供的另一種實(shí)施方式的應(yīng)變產(chǎn)生裝置中夾具裝置、推動(dòng)裝置和絕 緣底座的俯視圖；
[0036]圖5為實(shí)施例1得到的被測(cè)樣品的臨界電流曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，詳述本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0038] 如圖1所示，為本發(fā)明提供的一種實(shí)施方式的應(yīng)變產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括帶 軌道的絕緣底座4、兩個(gè)可在絕緣底座軌道上滑動(dòng)的夾具裝置5、兩個(gè)可在絕緣底座軌道上 滑動(dòng)的推動(dòng)裝置3、兩個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)1、支撐桿2和動(dòng)力桿;所述夾具裝置包括第一部件和第二 部件，用于夾緊被測(cè)樣品，所述第二部件底部設(shè)置滑輪，以實(shí)現(xiàn)在絕緣底座軌道上的滑動(dòng)， 所述第一部件為一塊體材料，通過螺釘與第二部件固定連接，從而可實(shí)現(xiàn)整個(gè)夾具裝置在 絕緣底座上的滑動(dòng);所述兩個(gè)推動(dòng)裝置分別設(shè)置于被測(cè)樣品兩側(cè)，用于向被測(cè)樣品施加不 同方向的應(yīng)力，所述推動(dòng)裝置包括滑動(dòng)部件和探頭，滑動(dòng)部件底部設(shè)置滑輪，以實(shí)現(xiàn)在絕緣 底座軌道上的滑動(dòng)，探頭與被測(cè)樣品接觸的一側(cè)設(shè)置為曲面，以防止探頭對(duì)被測(cè)樣品的破 壞，所述滑動(dòng)部件一側(cè)的底部設(shè)置齒條，用于與動(dòng)力桿上的齒輪配合;所述動(dòng)力系統(tǒng)包括脈 沖發(fā)生器和步進(jìn)電機(jī)，用于向推動(dòng)裝置提供動(dòng)力，所述動(dòng)力系統(tǒng)通過支撐桿固定于絕緣底 座上方，通過動(dòng)力桿上的齒輪與推動(dòng)裝置滑動(dòng)部件上的齒條配合，實(shí)現(xiàn)推動(dòng)裝置在絕緣底 座上的滑動(dòng)，從而推動(dòng)被測(cè)樣品產(chǎn)生形變;所述夾具裝置的滑動(dòng)方向與推動(dòng)裝置的滑動(dòng)方 向相互垂直，所述夾具裝置中的第一部件和第二部件與被測(cè)樣品接觸的一角設(shè)置為倒角結(jié) 構(gòu)，以防止對(duì)被測(cè)樣品的破壞。
[0039] 進(jìn)一步地，夾具裝置在絕緣底座上的滑動(dòng)還可以通過以下方式實(shí)現(xiàn):夾具裝置固 定于底板上，底板底部設(shè)置滑輪，以實(shí)現(xiàn)在絕緣底座軌道上的滑動(dòng)。
[0040] 如圖2所示，為本發(fā)明提供的另一種實(shí)施方式的應(yīng)變產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括 帶滑槽的絕緣底座4、兩個(gè)可在絕緣底座滑槽內(nèi)滑動(dòng)的夾具裝置5、兩個(gè)可在絕緣底座滑槽 內(nèi)滑動(dòng)的推動(dòng)裝置3、兩個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)1、支撐桿2和動(dòng)力桿;所述夾具裝置包括第一部件和第 二部件，用于夾緊被測(cè)樣品，所述第二部件為帶通孔的塊體，通過螺釘螺帽或螺栓螺母限制 其僅在滑槽內(nèi)滑動(dòng)，所述螺釘或螺栓位于通孔內(nèi)且固定于絕緣底座上，第一部件通過螺釘 與第二部件固定，當(dāng)被測(cè)樣品發(fā)生形變時(shí)，即可帶動(dòng)夾具裝置在滑槽內(nèi)滑動(dòng);所述兩個(gè)推動(dòng) 裝置分別設(shè)置于被測(cè)樣品兩側(cè)，用于向被測(cè)樣品施加不同方向的應(yīng)力，所述推動(dòng)裝置包括 滑動(dòng)部件和探頭，滑動(dòng)部件為帶通孔的塊體，通過螺釘螺帽或螺栓螺母限制其僅在滑槽內(nèi) 滑動(dòng)，所述螺釘或螺栓位于通孔內(nèi)且固定于絕緣底座上，當(dāng)動(dòng)力系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)部件 在滑槽內(nèi)滑動(dòng)，從而推動(dòng)被測(cè)樣品產(chǎn)生形變，所述探頭與被測(cè)樣品接觸的一側(cè)設(shè)置為曲面， 以防止探頭對(duì)被測(cè)樣品的破壞，所述滑動(dòng)部件一側(cè)的底部設(shè)置齒條，用于與動(dòng)力桿上的齒 輪配合;所述動(dòng)力系統(tǒng)包括脈沖發(fā)生器和步進(jìn)電機(jī)，用于向推動(dòng)裝置提供動(dòng)力，所述動(dòng)力系 統(tǒng)通過支撐桿固定于絕緣底座上方，通過動(dòng)力桿上的齒輪與推動(dòng)裝置滑動(dòng)部件上的齒條配 合，實(shí)現(xiàn)推動(dòng)裝置在絕緣底座上的滑動(dòng)，從而推動(dòng)被測(cè)樣品產(chǎn)生形變;所述夾具裝置的滑動(dòng) 方向與推動(dòng)裝置的滑動(dòng)方向相互垂直，所述夾具裝置中的第一部件和第二部件與被測(cè)樣品 接觸的一角設(shè)置為倒角結(jié)構(gòu)，以防止對(duì)被測(cè)樣品的破壞。
[0041] 進(jìn)一步地，如圖3所示，為本發(fā)明提供的應(yīng)變產(chǎn)生裝置中動(dòng)力系統(tǒng)及支撐結(jié)構(gòu)的結(jié) 構(gòu)示意圖。本發(fā)明提供的應(yīng)變產(chǎn)生裝置包括兩個(gè)相同的動(dòng)力系統(tǒng)，分別為第一動(dòng)力系統(tǒng)和 第二動(dòng)力系統(tǒng)，所述第一動(dòng)力系統(tǒng)由第一步進(jìn)電機(jī)101、第一動(dòng)力桿102、第一齒輪103組成， 第二動(dòng)力系統(tǒng)由第二步進(jìn)電機(jī)104、第二動(dòng)力桿105、第二齒輪106組成;第一動(dòng)力桿102、第 二動(dòng)力桿105上端分別與第一步進(jìn)電機(jī)101、第二步進(jìn)電機(jī)104內(nèi)部的發(fā)動(dòng)機(jī)連接，下端固定 于絕緣底座上;第一動(dòng)力桿102、第二動(dòng)力桿105與絕緣底座固定處分別設(shè)置第一齒輪103、 第二齒輪106,第一步進(jìn)電機(jī)101、第二步進(jìn)電機(jī)104即可通過動(dòng)力桿實(shí)現(xiàn)第一齒輪103、第二 齒輪106的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制推動(dòng)裝置在絕緣底座上滑動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)被測(cè)樣品產(chǎn)生形變。 其中，第一步進(jìn)電機(jī)101和第二步進(jìn)電機(jī)104均匹配160W自發(fā)脈沖發(fā)生器，可7檔細(xì)分控制勻 速圓周運(yùn)動(dòng)速率;第一齒輪103、第二齒輪106為主軸銅齒輪。
[0042] 本發(fā)明提供的應(yīng)變產(chǎn)生裝置包括兩套支撐結(jié)構(gòu)(第一支撐結(jié)構(gòu)和第二支撐結(jié)構(gòu)）， 分別用于支撐第一動(dòng)力系統(tǒng)和第二動(dòng)力系統(tǒng)。所述第一支撐結(jié)構(gòu)用于支撐第一動(dòng)力系統(tǒng)， 包括用于支撐第一步進(jìn)電機(jī)101的第一步進(jìn)電機(jī)支撐板201、用于支撐第一步進(jìn)電機(jī)支撐板 201的兩個(gè)支撐桿202、203，兩個(gè)支撐桿一端連接第一步進(jìn)電機(jī)支撐板，另一端連接絕緣底 座。所述第二支撐結(jié)構(gòu)用于支撐第二動(dòng)力系統(tǒng)，包括用于支撐第二步進(jìn)電機(jī)104的第二步進(jìn) 電機(jī)支撐板204、用于支撐第二步進(jìn)電機(jī)支撐板204的兩個(gè)支撐桿205、206,兩個(gè)支撐桿一端 連接第二步進(jìn)電機(jī)支撐板，另一端連接絕緣底座。其中，支撐桿202、203、205、206與第一動(dòng) 力桿102、第二動(dòng)力桿105采用相同的材料制作得到。
[0043] 如圖4所示，為本發(fā)明提供的另一種實(shí)施方式的應(yīng)變產(chǎn)生裝置中夾具裝置、推動(dòng)裝 置和絕緣底座的俯視圖。其中，底座4采用絕緣材料制作，并在其表面分別設(shè)置用于夾具裝 置滑動(dòng)的滑槽和用于推動(dòng)裝置滑動(dòng)的滑槽，所述夾具裝置滑動(dòng)的方向與推動(dòng)裝置滑動(dòng)的方 向垂直。所述夾具裝置包括第一部件(309、310)和第二部件(307、308)，用于夾緊被測(cè)樣品， 所述第二部件(307、308)為帶通孔的塊體，通過螺釘螺帽墊圈限制其僅在滑槽內(nèi)滑動(dòng)，所述 螺釘位于通孔內(nèi)且固定于絕緣底座上，第一部件通過螺釘與第二部件固定，當(dāng)被測(cè)樣品發(fā) 生形變時(shí)，即可帶動(dòng)夾具裝置在滑槽內(nèi)滑動(dòng)，以保證被測(cè)樣品僅受到探頭施加的應(yīng)力。所述 兩個(gè)推動(dòng)裝置分別設(shè)置于被測(cè)樣品兩側(cè)，用于向被測(cè)樣品施加不同方向的應(yīng)力，每個(gè)推動(dòng) 裝置包括滑動(dòng)部件(301、304)、曲面探頭(302、305)和齒條(303、306)，滑動(dòng)部件為帶通孔的 塊體，通過螺釘螺帽墊圈限制其僅在滑槽內(nèi)滑動(dòng)，所述螺釘位于通孔內(nèi)且固定于絕緣底座 上，當(dāng)動(dòng)力系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，會(huì)通過齒輪齒條帶動(dòng)滑動(dòng)部件在滑槽內(nèi)滑動(dòng)，從而通過曲面探頭推 動(dòng)被測(cè)樣品產(chǎn)生形變，所述齒條設(shè)置于滑動(dòng)部件側(cè)面的底部，用于與動(dòng)力系統(tǒng)中動(dòng)力桿上 的齒輪（103、106)配合，所述曲面探頭為可拆卸的，具體為將探頭固定于滑動(dòng)裝置前端的卡 槽內(nèi)，以便于測(cè)試過程中對(duì)探頭的更換。
[0044] 進(jìn)一步地，在測(cè)試過程中，可在被測(cè)樣品與探頭之間設(shè)置一柔性金屬基帶，以避免 探頭與被測(cè)樣品的直接接觸，可有效防止應(yīng)力過大時(shí)被測(cè)樣品的損壞。
[0045] 本發(fā)明提供的應(yīng)變產(chǎn)生裝置可應(yīng)用于測(cè)試超導(dǎo)帶材在應(yīng)變條件下的臨界電流等 電學(xué)特性，也可應(yīng)用于其他柔性材料，比如太陽能電池、鐵電薄膜等在應(yīng)變條件下的電學(xué)性 能的測(cè)試。
[0046] 實(shí)施例1
[0047]本實(shí)施例為本發(fā)明提供的應(yīng)變產(chǎn)生裝置用于測(cè)試超導(dǎo)帶材在應(yīng)變條件下的臨界 電流的應(yīng)用。
[0048] 本實(shí)施例中，被測(cè)樣品為100mm*10mm的超導(dǎo)YBC0帶材，其中樣品橋長度為15mm、寬 度約為0 ? 3~0 ? 5mm，被測(cè)樣品與探頭之間采用200mm*10mm、厚度為0 ? 5mm的柔性金屬基帶作 為保護(hù)基帶，被測(cè)樣品通過四引線法與電流源及納伏表相連，并保持樣品橋中心與探頭 302、305大致位于同一水平線上。
[0049] 首先，在正常狀態(tài)下(未施加應(yīng)力)測(cè)試被測(cè)樣品的臨界電流，結(jié)果如圖5中的曲線 a所示。
[0050] 然后，啟動(dòng)第一步進(jìn)電機(jī)101的正向開關(guān)，與第一步進(jìn)電機(jī)連接的第一動(dòng)力桿102 會(huì)帶動(dòng)其上的第一齒輪103實(shí)現(xiàn)勻速圓周運(yùn)動(dòng)，通過第一齒輪103與滑動(dòng)部件上的齒條303 之間的配合實(shí)現(xiàn)推動(dòng)裝置在絕緣底座上的滑動(dòng)，從而推動(dòng)整個(gè)推動(dòng)裝置向被測(cè)樣品一側(cè)運(yùn) 動(dòng)，當(dāng)曲面探頭與被測(cè)樣品接觸時(shí)，被測(cè)樣品產(chǎn)生形變，直到被測(cè)樣品的應(yīng)變程度達(dá)到最大 或?qū)嶒?yàn)觀測(cè)到樣品已達(dá)到臨界不可逆應(yīng)變程度時(shí)，關(guān)閉第一步進(jìn)電機(jī)。其中，第一步進(jìn)電機(jī) 的轉(zhuǎn)速為lr/s。應(yīng)變程度可根據(jù)被測(cè)樣品的彎曲曲率半徑和探頭直徑大小確定，本實(shí)施例 通過改變探頭的直徑可控制最大應(yīng)變程度分別為3.2%，2.6%，2.2%，2%，1.6%，1.3%， 1 % ;最大應(yīng)變程度可通過公式
計(jì)算得到，其中e為最大應(yīng)變程度，d為被測(cè)樣品的厚 度，R為曲面探頭的半徑。在此過程中，測(cè)試被測(cè)樣品在不同應(yīng)力下的臨界電流，圖5中的曲 線b為應(yīng)變強(qiáng)度達(dá)到1.3 %時(shí)樣品的臨界電流。
[0051]然后，啟動(dòng)第一步進(jìn)電機(jī)的反向開關(guān)，與第一步進(jìn)電機(jī)連接的第一動(dòng)力桿102會(huì)帶 動(dòng)其上的第一齒輪103實(shí)現(xiàn)勻速圓周運(yùn)動(dòng)，通過第一齒輪103與滑動(dòng)部件上的齒條303之間 的配合實(shí)現(xiàn)推動(dòng)裝置在絕緣底座上的滑動(dòng)，從而推動(dòng)整個(gè)推動(dòng)裝置向遠(yuǎn)離被測(cè)樣品的方向 運(yùn)動(dòng)，探頭與被測(cè)樣品逐漸分離，被測(cè)樣品逐漸恢復(fù)到正常狀態(tài)。圖5中曲線c為樣品恢復(fù)到 正常狀態(tài)后的臨界電流曲線。
[0052]圖5為實(shí)施例1被測(cè)樣品在正常狀態(tài)下、施加外應(yīng)力狀態(tài)下以及釋放外應(yīng)力狀態(tài)下 的臨界電流曲線；由圖5可知，當(dāng)對(duì)樣品施加外應(yīng)力使其應(yīng)變達(dá)到1.3%時(shí)，樣品的臨界電流 下降；而釋放外應(yīng)力后，樣品的臨界電流恢復(fù)到初始值附近，表明當(dāng)應(yīng)變程度為1.3%時(shí)，樣 品的應(yīng)變處于可逆范圍。
[0053]同理，啟動(dòng)第二步進(jìn)電機(jī)104的正向開關(guān)可測(cè)試被測(cè)樣品在另一個(gè)方向上的應(yīng)力 下的臨界電流，然后啟動(dòng)第二步進(jìn)電機(jī)104的反向開關(guān)可測(cè)試被測(cè)樣品在釋放應(yīng)力的過程 中的臨界電流。
[0054]實(shí)施例1中通過應(yīng)變產(chǎn)生裝置向被測(cè)樣品施加應(yīng)變，采用四引線法測(cè)試其在不同 應(yīng)變條件下的超導(dǎo)臨界電流時(shí)，可控制被測(cè)樣品產(chǎn)生不同方向的應(yīng)力，并且可通過改變被 測(cè)樣品的彎曲曲率半徑和探頭的直徑控制應(yīng)力的大小，無需大量的人工手動(dòng)操作，效率高， 成本低，可保證被測(cè)樣品在測(cè)試過程中保持穩(wěn)定的應(yīng)力大小;且無需重復(fù)從液氮環(huán)境下取 出樣品，操作簡(jiǎn)單，可重復(fù)性良好，能有效保持被測(cè)樣品的完整性。
[0055] 實(shí)施例2
[0056] 本實(shí)施例為本發(fā)明提供的應(yīng)變產(chǎn)生裝置用于測(cè)試柔性太陽能電池在應(yīng)變條件下 的電學(xué)性能。
[0057]本實(shí)施例中，被測(cè)樣品為的柔性鈣鈦礦太陽能電池，被測(cè)樣品與探頭之 間采用柔性金屬基帶作為保護(hù)基帶，太陽能電池的兩極分別引出連接到恒流源的兩端。
[0058] 首先，采用與實(shí)施例1相同的方式對(duì)被測(cè)樣品施加應(yīng)力，直到被測(cè)樣品的應(yīng)變程度 達(dá)到最大或?qū)嶒?yàn)觀測(cè)到樣品已達(dá)到臨界不可逆應(yīng)變程度時(shí)，關(guān)閉第一步進(jìn)電機(jī)，在此過程 中，測(cè)試被測(cè)樣品在不同應(yīng)力下的電流-電壓特性曲線，即可得到施加應(yīng)力過程中柔性太陽 能電池在不同應(yīng)力下的電流-電壓特性曲線。
[0059] 然后，啟動(dòng)第一步進(jìn)電機(jī)的反向開關(guān)，使推動(dòng)裝置向遠(yuǎn)離被測(cè)樣品的方向移動(dòng)，被 測(cè)樣品逐漸恢復(fù)到正常狀態(tài)。在此過程中，測(cè)試被測(cè)樣品在不同應(yīng)力下的電流-電壓特性曲 線，即可得到釋放應(yīng)力過程中柔性太陽能電池在不同應(yīng)力下的電流-電壓特性曲線。
[0060] 實(shí)施例3
[0061]本實(shí)施例為本發(fā)明提供的應(yīng)變產(chǎn)生裝置用于測(cè)試鐵電薄膜在應(yīng)變條件下的電學(xué) 性能。
[0062] 本實(shí)施例中，被測(cè)樣品為P(VDF-TrFE)鐵電薄膜(P(VDF-TrFE)材料中VDF和TrFE成 分的摩爾比為60:40)，其基底為PI(聚酰亞胺)薄膜，被測(cè)樣品與探頭之間采用柔性金屬基 帶作為保護(hù)基帶。
[0063] 首先，采用與實(shí)施例1相同的方式對(duì)被測(cè)樣品施加應(yīng)力，直到被測(cè)樣品的應(yīng)變程度 達(dá)到最大或?qū)嶒?yàn)觀測(cè)到樣品已達(dá)到臨界不可逆應(yīng)變程度時(shí)，關(guān)閉第一步進(jìn)電機(jī);在此過程 中，測(cè)試不同應(yīng)力狀態(tài)下的鐵電薄膜P-V滯回線。
[0064] 然后，啟動(dòng)第一步進(jìn)電機(jī)的反向開關(guān)，使推動(dòng)裝置向遠(yuǎn)離被測(cè)樣品的方向移動(dòng)，被 測(cè)樣品逐漸恢復(fù)到正常狀態(tài)，即可得到恢復(fù)到正常狀態(tài)的鐵電薄膜的P-V滯回線。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型的應(yīng)變產(chǎn)生裝置，其特征在于，包括： 絕緣底座； 至少一對(duì)可在絕緣底座上滑動(dòng)的夾具裝置，所述夾具裝置包括第一部件和第二部件， 用于夾緊被測(cè)樣品，所述第一部件通過螺釘與第二部件固定； 至少一對(duì)可在絕緣底座上滑動(dòng)的推動(dòng)裝置，所述推動(dòng)裝置設(shè)置于被測(cè)樣品兩側(cè)，用于 向被測(cè)樣品施加應(yīng)力;所述推動(dòng)裝置包括滑動(dòng)部件和探頭，滑動(dòng)部件可在絕緣底座上滑動(dòng)， 探頭與被測(cè)樣品接觸的一側(cè)設(shè)置為曲面，以防止探頭對(duì)被測(cè)樣品的破壞，所述滑動(dòng)部件的 一側(cè)設(shè)置齒條，用于與動(dòng)力桿上的齒輪配合； 至少一對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)，用于向推動(dòng)裝置提供動(dòng)力，所述動(dòng)力系統(tǒng)通過支撐桿固定于絕緣 底座上方，通過動(dòng)力桿上的齒輪與推動(dòng)裝置的滑動(dòng)部件上的齒條配合，實(shí)現(xiàn)推動(dòng)裝置在絕 緣底座上的滑動(dòng)，從而推動(dòng)被測(cè)樣品產(chǎn)生形變； 所述夾具裝置的滑動(dòng)方向與推動(dòng)裝置的滑動(dòng)方向垂直，所述夾具裝置中的第一部件和 第二部件與被測(cè)樣品接觸的一角設(shè)置為倒角結(jié)構(gòu)，以防止對(duì)被測(cè)樣品的破壞。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型的應(yīng)變產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述夾具裝置、推動(dòng)裝置 通過滑軌實(shí)現(xiàn)在絕緣底座上的滑動(dòng)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型的應(yīng)變產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述滑軌為滾輪式滑軌、 鋼珠式滑軌或齒輪式滑軌。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型的應(yīng)變產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述夾具裝置通過滑槽的 方式實(shí)現(xiàn)在絕緣底座上的滑動(dòng)，具體為，絕緣底座上設(shè)置用于夾具裝置滑動(dòng)的滑槽，夾具裝 置中的第二部件為帶通孔的塊體，通過螺釘螺帽或螺栓螺母限制其僅在滑槽內(nèi)滑動(dòng)，所述 螺釘或螺栓位于通孔內(nèi)且固定于絕緣底座上，第一部件通過螺釘與第二部件固定，當(dāng)被測(cè) 樣品發(fā)生形變時(shí)，即可帶動(dòng)夾具裝置在滑槽內(nèi)滑動(dòng)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型的應(yīng)變產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述推動(dòng)裝置中的滑動(dòng)部 件通過滑槽的方式實(shí)現(xiàn)在絕緣底座上的滑動(dòng)，具體為，絕緣底座上設(shè)置用于滑動(dòng)部件滑動(dòng) 的滑槽，滑動(dòng)部件為帶通孔的塊體，通過螺釘螺帽或螺栓螺母限制其僅在滑槽內(nèi)滑動(dòng)，所述 螺釘或螺栓位于通孔內(nèi)且固定于絕緣底座上，當(dāng)動(dòng)力系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)部件在滑槽內(nèi) 滑動(dòng)，從而推動(dòng)被測(cè)樣品產(chǎn)生形變。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型的應(yīng)變產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述夾具裝置、推動(dòng)裝置 采用銅塊體加工得到。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型的應(yīng)變產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述推動(dòng)裝置中的探頭為 可拆卸式的。8. -種新型的應(yīng)變產(chǎn)生裝置的使用方法，包括以下步驟： 步驟1:將被測(cè)樣品通過夾具裝置固定； 步驟2:開啟步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)動(dòng)力桿上的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪與推動(dòng)裝置中齒 條的配合，實(shí)現(xiàn)推動(dòng)裝置在絕緣底座上的滑動(dòng)，從而推動(dòng)被測(cè)樣品產(chǎn)生形變;被測(cè)樣品發(fā)生 形變時(shí)，會(huì)帶動(dòng)夾具裝置在絕緣底座上滑動(dòng)，以保證被測(cè)樣品僅受到探頭施加的應(yīng)力。9. 權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述應(yīng)變產(chǎn)生裝置在測(cè)試柔性材料在應(yīng)變條件下的電學(xué)性 能中的應(yīng)用。10. 權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述應(yīng)變產(chǎn)生裝置在測(cè)試超導(dǎo)帶材在應(yīng)變條件下的臨界電 流中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】G01R1/04GK105911400SQ201610444611
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月17日
【發(fā)明人】熊杰, 張宇希, 楊超, 儲(chǔ)雋偉, 程遠(yuǎn), 侯翔, 陶伯萬, 李言榮
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)