[发明专利]一种与X射线散射联用的恒幅宽薄膜拉伸装置及其实验方法

权利要求书

1.一种与X射线散射联用的恒幅宽薄膜拉伸装置，其特征在于：包括高精度伺服电机（1），滚珠丝杠（2），拉力传感器（3），横向夹头（4），纵向夹头（5），和Labview软件控制系统（7），其中：

高精度伺服电机（1）驱动滚珠丝杠（2）运动，将电机转动转化为直线运动，滚珠丝杠（2）带动纵向夹头（5）运动，实现对薄膜样品（6）的拉伸，运行速度连续可调，能够很好地配合不同材料对拉伸速度的响应，横向夹头（4）采用剪叉式机构，既保证样品在拉伸中幅宽保持恒定，同时满足夹头点随样品均匀移动，不干扰样品的纵向拉伸，拉伸过程中，拉力传感器（3）跟踪拉力变化，Labview软件控制系统（7）对伺服电机的控制和拉力传感器信号采集进行集成，能够进行同步控制与数据采集，拉力数据采集使用美国国家仪器公司生产的NINI-USB6008数据采集卡；薄膜拉伸温度由双通道温度控制器精确控制，样品加热腔设置两个热电阻，探测的温度信息反馈到温度控制器，温度控制器自动调节工作状态以达到精确控温的目的；氮气的通入能够保证薄膜温度的均匀。

2.如权利要求1所述的一种与X射线散射联用的恒幅宽薄膜拉伸装置，其特征在于，实现对薄膜的拉伸比和拉伸速率的精确控制，且能保持薄膜幅宽恒定，模拟实际薄膜拉伸加工条件，同时能采集拉伸过程中拉力的变化，原位检测拉伸之后薄膜结构演化，揭示薄膜拉伸加工中结构演化行为与加工性能的关系。

3.一种与X射线散射联用的恒幅宽薄膜拉伸装置的实验方法，利用权利要求1所述的恒幅宽薄膜拉伸装置，与同步辐射宽角X射线散射和小角X射线散射实验站联用，原位研究薄膜拉伸加工中结构演化行为与加工性能的关系；

该装置与X射线实验站联用时主要的实验步骤为：

步骤（1）、将电机驱动器分别与高精度伺服电机（1）及Labview软件控制系统（7）连接，将拉力传感器与Labview软件控制系统（7）连接，使用温度控制器控制加热棒温度，然后开启电源；

步骤（2）、装夹高分子薄膜样品（6）；

步骤（3）、打开Labview软件控制系统（7）Labview软件控制界面，设定电机的拉伸速率及拉伸时间；

步骤（4）、设定高分子薄膜样品（6）拉伸温度，待高分子薄膜样品（6）达到设定温度时，开启X射线光源，对高分子薄膜样品（6）实施拉伸，同时记录拉伸过程中拉力变化及拉伸后高分子薄膜样品（6）结构演化；

步骤（5）、通过对不同高分子薄膜样品（6）实施不同拉伸速率及拉伸比，系统研究分子参数及外场参数对薄膜结构演化的影响，将这些数据耦合起来最终获得加工参数——薄膜结构——产品性能的关系。

4.如权利要求3所述的一种与X射线散射联用的恒幅宽薄膜拉伸装置的实验方法，其特征在于，基于Labview控制软件，通过控制电机的转速和时间，精确实现不同的拉伸速率及拉伸比。

5.如权利要求3所述的一种与X射线散射联用的恒幅宽薄膜拉伸装置的实验方法，其特征在于，拉伸过程中垂直于拉伸方向，薄膜幅宽保持恒定，用于实验室模拟实际薄膜拉伸加工条件。

6.如权利要求3所述的一种与X射线散射联用的恒幅宽薄膜拉伸装置的实验方法，其特征在于，可以实现对薄膜样品的精确控温，且能实现薄膜样品表面温度均匀性。

7.如权利要求3所述的一种与X射线散射联用的恒幅宽薄膜拉伸装置的实验方法，其特征在于，Labview控制电机转动的同时，可以采集薄膜样品拉力的变化，得到不同样品，不同外场参数对薄膜拉伸流变性能的影响。

8.如权利要求3所述的一种与X射线散射联用的恒幅宽薄膜拉伸装置的实验方法，其特征在于，装置可以与同步辐射X射线实验站联用，原位跟踪薄膜结构演化。