[发明专利]单纤维定点弯曲疲劳的微尺度定位握持器

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于微尺度柔性材料如单纤维和膜类材料的定点弯曲疲劳的握持装置，属精密测量技术领域。

背景技术

单纤维是柔软细长体，耐弯曲疲劳性极好，如天然、再生和合成单纤维单纤维，如果对单纤维做弯曲疲劳，而且是非定点的弯曲疲劳，不仅实验结果无代表性，而且实验的疲劳次数是天文数据，因此准确表达必须采用定点弯曲作用。

高性能单纤维的拉伸性质优秀，高强高模，但是其原纤结构且相互间作用较弱，极易在剪切作用下劈裂而失效，如Kevlar，PBO芳纶单纤维等。因此，设计和使用中必须对其弯曲疲劳作出客观正确的评价。而实现此类评价的关键是弯曲疲劳测量中的定点握持和微尺度的握持，这是保证弯曲疲劳测量正确有效的两个基本保证。

目前国内外柔性弯曲疲劳测试装置主要有钟摆式、滑轮式弯曲疲劳仪，以及在专利“一种用于柔性材料的弯曲疲劳性能测量装置”介绍的定点弯曲疲劳测试装置。这三类都只适合于较粗的，即10微米尺度以上的单纤维、甚至是纱线。而且钟摆式、滑轮式弯曲疲劳仪是变弯曲点的弯曲疲劳测量，即弯曲点在移动。另外，单纤维的弯曲疲劳性能取决于夹持的松紧和夹持器的形态。上述传统方法对纳微尺度（直径≤10μm）单纤维的弯曲疲劳测量，则根本无法进行。

专利“一种用于柔性材料的弯曲疲劳性能测量装置”（ZL 200410053598.7，申请日：2004年8月10日, 授权公告日：2006年6月7日）为定点弯曲疲劳，解决了传统弯曲仪的非定点握持的问题。在单纤维粗细的适应性上亦有所进展，但也只能勉强适于大于5μm粗细单纤维的弯曲疲劳测量。且被测单纤维越细，该测量的误差越大，或无法测量。有关适合不同尺度柔性材料弯曲疲劳的定点握持装置的测量技术，尤其是对纳微粗细（50nm~1μm）单纤维弯曲疲劳性能的精准测量未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种单纤维定点弯曲疲劳的微尺度定位握持器，以保证对不同粗细、尤其是纳微粗细或厚度的单纤维或膜类材料的准确有效握持和弯曲疲劳性质的精准性测量。

为了实现上述目的，本发明提供了一种单纤维定点弯曲疲劳的微尺度定位握持器，包括旋转圆盘，其特征在于，旋转圆盘上固定有一对定位针架，每个定位针架内嵌有一个定位，定位针的前端固定连接微金属丝，两微金属丝之间可夹持单纤维。

优选地，所述的旋转圆盘设于弯曲疲劳仪上。

优选地，所述的定位针架上还设有定位针竖直方向调节装置和定位针水平方向调节装置。

更优选地，所述的定位针竖直方向调节装置包括设于定位针架上的一对对钮钉，定位针设于该一对对钮钉之间，每个对钮钉皆可沿竖直方向移动。对钮钉同相移动时调节定位针沿竖直方向移动；相对移动时夹紧定位针；分离移动时松开定位针，以便粗微调钮调节定位针的水平移动。

更优选地，所述的定位针水平方向调节装置包括设于定位针架端部的粗微调钮，粗微调钮的一端活动连接定位针的后端，随粗微调钮的转动活动连接的定位针可沿水平方向移动。

优选地，所述的微金属丝点焊于定位针的前端。

更优选地，所述的定位针端面为圆柱形，与微金属丝平行接触且微金属丝轴线平行于定位针的端面，微金属丝中部以及微金属丝的两端为点焊点。

优选地，所述的微金属丝为直径为0.5μm-0.5mm的不锈钢丝、钢丝、铜丝或合金丝。

优选地，所述的定位针架为槽形，定位针架的内壁固定有双弹簧片，定位针设于双弹簧片之间。双弹簧片用于定位针的定位与握持。

优选地，所述的单纤维的上下两端分别设有上夹头和下夹头。

本发明的单纤维定点弯曲疲劳的微尺度握持器可用于单纤维或薄膜带的定点弯曲疲劳试验握持点的精准握持，尤其是对纳米或微米粗细（50nm~1μm）单纤维的精准接触或夹紧握持。

本发明的特点和有益效果在于：(a) 仅在原弯曲疲劳仪握持器的定位针上焊接不同直径的金属丝，就实现了纳米或微米尺度单纤维的有效精准握持，方法简洁、实用；(b) 由于引入微尺度金属针和二维微调节机构，实现了对夹持单纤维的对中和定点握持，使纳、微尺度单纤维的定点弯曲疲劳和精准测量成为可能；(c) 由于点焊的方便和定位针的模块式拆卸与安装，所以可根据被测单纤维的粗细或膜的厚薄直接更换带有不同粗细微金属针的定位针，便可适应不同尺度单纤维和膜的定点握持，操作灵活、方便。

附图说明

图1为单纤维定点弯曲疲劳的微尺度定位握持器结构示意图；

图 2为单纤维定点弯曲疲劳的微尺度定位握持器俯视图；