[发明专利]高通量测试纤维与树脂微观界面性能的制冷装置及方法

说明书

本发明公开了一种高通量测试纤维与树脂微观界面性能的制冷装置及方法，属于先进高分子基复合材料技术测量领域；所述制冷装置包括测温装置、信号传输装置、温度控制系统、降温装置及微键脱粘实验装置；所述方法包括各部件的安装、准备试样、降温处理及测试过程。本发明提供的制冷装置成本低、组装简易方便，提供的方法易操作，有利于规模化生产和推广，同时有助于丰富先进高分子复合材料的组分、结构和性能数据库，用于指导先进高分子基复合材料设计，通过高通量实验筛选，从而极大地加快先进高分子基复合材料的创新，缩短研发的周期。

技术领域

本发明涉及先进高分子基复合材料技术测量领域，具体是一种高通量测试纤维与树脂微观界面性能的制冷装置及方法。

背景技术

由于有机高分子材料在性能、成型方法、灵活的可设计性以及机构功能一体化等方面展现出无可比拟的优势，使得以高分子树脂为基体的复合材料发展十分迅速，已在军用、民用上获得广泛的应用。其中纤维增强树脂基复合材料由于其优异的力学性能和较低的密度，作为一种高新材料被广泛用于航空、航天等领域，发展前景十分广阔。

纤维与树脂基体界面是纤维增强或增韧复合材料的关键组分之一，对复合材料的微观力学性能起着重要的作用，所以界面性能将直接影响整体复合材料的性能。其中界面粘结强度是界面性能最重要的表征方法，纤维与基体间的应力传递是通过界面进行的，界面粘接强度将直接影响应力传递，进而影响复合材料的宏观力学性能。因此，表征纤维和树脂基体间的界面粘结强度，对预测材料宏观机械性能，设计、控制和优化纤维增强复合材料性能提供实验和理论基础。

目前世界测量先进高分子基复合材料界面粘结强度的主要方法是microbondtest即微键脱粘实验，以量化纤维增强复合材料的界面断裂性质。然而，现有的微键脱粘实验均是在常温条件下对试样进行界面粘结强度的测试，而在先进高分子基复合材料的应用领域中，复合材料将面向苛刻的外部环境，如低温环境，导致应力场和温度场将产生不同的相互作用，这就使得在常温条件下测得的复合材料界面粘结强度将不再适用，需要展开在低温条件下的界面粘结强度测试的研究。这一研究对于先进高分基复合材料在航空航天领域的应用具有很重要的意义，因此在低温条件下的微键脱粘实验就显得尤为重要。同时，现有的微键脱粘实验只能对单根纤维与树脂的界面进行测试，这大大降低测试效率和准确性。

随着国家材料基因工程重点研发计划的提出，结合了高通量材料试验和材料数据库的高通量材料集成设计方法，先进高分子基复合材料的高通量制备研发和测量复合材料微观性能数据库的构建都在飞速发展。在先进高分子基复合材料的设计和研发上，利用计算机模拟方法对材料进行科学的预测，结合云端数据库设计出符合特定要求的新型材料，再通过高通量实验进行验证，从而极大地加快先进高分子基复合材料的创新，缩短研发的周期。高通量测试将极大的提高界面粘结强度数据的效率和准确性。

因此开发出一种高通量测试纤维与树脂微观界面性能的制冷装置及方法就显得尤为重要。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，公开了一种高通量测试纤维与树脂微观界面性能的制冷装置及方法。本发明的一方面在已有的微键脱粘实验设备上增加制冷装置，从而测试在低温条件下的界面粘结强度，另一方面，同时测试多组试样在不同温度下、每组多个试样在同一温度下的界面粘结强度，大幅度提高了测试的效率和准确性，本发明适用于高通量测试各种纤维与树脂复合材料在低温条件下的界面性能，对促进其批量化测试和在苛刻环境下的应用具有重要的实践意义。

本发明是这样实现的：