[发明专利]一种测量绝缘材料摩擦静电和摩擦性能参数动态变化的装置

说明书

技术领域

本发明涉及可在摩擦副的不同摩擦形式或接触形式下（如滑动摩擦或滚动摩擦；点接触、面接触或线接触）、不同PV值下（P为外加载荷，V为速度）、不同湿度和不同温度氛围以及不同环境介质内（大气、真空、氧气、惰性气体等）等多种复杂耦合条件下测量绝缘材料的摩擦静电势、摩擦系数和摩擦表面温度随时间动态变化的装置，尤其涉及的是一种可在多种复杂条件下测量绝缘材料摩擦静电和摩擦性能参数动态变化的装置。

背景技术

当两种材料在接触、摩擦并重新分离后，每一种材料上就会带有比接触、摩擦前过量的正(或负)电荷，这种使物体带有电荷的过程称为起电。摩擦起电和接触起电是人们熟知的静电现象，对于绝缘材料尤其常见。在绝缘材料的生产、加工和使用过程中，相同或不同材料的接触和摩擦是十分普遍的。由于绝缘材料的电阻率一般较高，一旦带上静电，便很难消除。这些电荷的积聚将可能造成很大的危害，如在医药上引尘、引菌；医疗手术上引起电颤事故；矿山、石油化工上引起火灾、爆炸；在电子工业上引起集成电路破坏；在纺织上引起纤维聚集等等。据报道，美国电子工业每年因静电带电或放电造成的损失就达到100亿美元以上，防静电制品的市场需求量的年增长率达15%～20%。我国石化企业静电事故产生的损失高达百万元以上，所以静电的防治已经引起人们的普遍重视。

然而事物总是具有它的两面性，静电不仅是导致灾害的重要起因，也能用来造福人类。比如电阻率很高的聚合物材料容易起静电的这种特性虽然在很多场合制约了其应用，但是如果能合理地利用这些静电作用和物理现象，则可根据静电原理制成多种产品，利用静电来造福人类。

目前虽然人们做了大量试验企图把静电起电的本质与按触或摩擦物体的物理、化学性质联系起来，但至今对物体起电现象的解释仍很不完善。这是由于摩擦起电与许多因素有关，例如摩擦面之间的距离和状态(粗糙度、杂质、含湿层厚度等)、相互接触物体间的性质、摩擦系数、摩擦速度、压力以及周围介质的性质（如湿度、温度、空气中杂质、游离电荷及外电场等）都会对电子逸出功带来影响。而且摩擦起电不仅与绝缘材料的结构有关，还与残存的单体、催化剂、杂质等也有关。面对如此复杂的影响因素，绝缘材料摩擦静电的研究非常有必要更多关注实验过程中的动态变化情况，并且研究材料的摩擦静电与其摩擦磨损过程的互相制约和影响，因此，研究绝缘材料摩擦静电的首要条件是要具备一种能测量其摩擦静电的动态变化，并且外界实验条件（如湿度、温度、空气中杂质、游离电荷及外电场等可控，摩擦副的接触形式、速度和外加载荷可调）可以变化的装置。