[发明专利]一种柔性器件的360°多向同步拉伸设备及方法

说明书

本发明属于拉伸试验技术领域，并具体公开了一种柔性器件的360°多向同步拉伸设备及方法，该设备包括导向机构、支撑板、双滑块机构、丝杠螺母机构、驱动电机和机架，导向机构包括大、小导杆座及与大、小导杆座相连的导杆，大、小导杆座分别安装在支撑板中心和边缘；双滑块机构一端与丝杠螺母机构相连，另一端与导杆滑动配合；丝杠螺母机构与驱动电机相连，通过驱动电机的动作带动丝杠螺母机构动作，进而带动双滑块机构与导杆滑动配合的一端运动，从而实现柔性器件的360°多向同步拉伸；所述方法采用所述拉伸设备实现。本发明可实现柔性器件的多方向同步拉伸测试，以有效排除材料各向异性对测试的影响。

技术领域

本发明属于拉伸试验技术领域，更具体地，涉及一种柔性器件的360°多向同步拉伸设备及方法。

背景技术

柔性电子可概括为是将有机/无机材料电子器件制作在可延展性塑料或薄金属基板上的新兴电子技术，以其独特的延展性以及高效、低成本制造工艺，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛应用前景。由于柔性电子性能与传统微电子相当，且具有便携、透明、轻质、可延展以及易于快速大面积打印等特点，由此产生了许多新的应用，如柔性显示器、薄膜太阳能电池、大面积传感器和驱动器等。

柔性电子器件区别于传统微电子的最大特点是其柔性，这要求其能够在一定的形变范围内保持良好的导电特性。目前通常使用无机材料制备柔性电子器件，无机材料的断裂应变比较小，如何设计制造具有良好弯曲和伸缩性能的器件成为难点。柔性器件在设计制造过程中需要进行拉伸测试，现在还没有专用的柔性器件周向拉伸装置。现有的测试装置只支持单轴拉伸测试，而单轴拉伸测试无法排除材料各向异性的影响，而转换角度后多次测试不仅极大的延长了实验时长，更无法反应周向拉伸时的复合形变效果。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种柔性器件的360°多向同步拉伸设备及方法，其通过对关键组件如导向机构、双滑块机构、丝杠螺母机构及驱动电机的装配关系的研究与设计，可实现柔性器件的多方向同步拉伸测试，以有效排除材料各向异性对测试的影响，反应周向拉伸时的复合形变效果，缩短实验时长。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种柔性器件的360°多向同步拉伸设备，其包括导向机构、支撑板、双滑块机构、丝杠螺母机构、驱动电机和机架，其中：

所述导向机构包括大导杆座、小导杆座和导杆，所述大导杆座安装在所述支撑板的中心，该支撑板通过支撑杆与所述机架固定连接，所述小导杆座设置有多个，多个小导杆座安装在所述支撑板的边缘，并以支撑板的中心为圆心环向均匀布置，所述导杆的数量与所述小导杆座的数量对应，其一端与所述大导杆座相连，另一端与对应的小导杆座相连；

所述双滑块机构的数量与所述导杆的数量对应，其一端与所述丝杠螺母机构相连，另一端与对应的导杆滑动配合，并且其上还设置有用于夹持待拉伸柔性器件的夹具；

所述丝杠螺母机构与所述驱动电机相连，所述驱动电机安装在所述机架上，通过驱动电机的动作带动丝杠螺母机构动作，进而带动双滑块机构与丝杠螺母机构相连的一端做上下往复运动，带动双滑块机构与导杆滑动配合的一端沿待拉伸柔性器件的径向做水平往复运动，从而带动所述夹具及其夹持的待拉伸柔性器件沿柔性器件的径向做水平往复运动，以此完成柔性器件的360°多向同步拉伸。

作为进一步优选的，所述双滑块机构包括下滑块、连杆和上滑块，所述下滑块固定在所述丝杠螺母机构上，所述连杆的两端分别与所述下滑块和上滑块铰接，所述上滑块通过滑动轴承与所述导杆实现滑动配合，并且其上设置有凸台，该凸台与所述支撑板上的导向槽配合，所述夹具安装在该凸台上。

作为进一步优选的，所述丝杠螺母机构包括滚珠丝杠、滚珠丝杠螺母和螺母座，所述滚珠丝杠的下端通过联轴器与所述驱动电机相连，上端与所述大导杆座的下端面配合，所述滚珠丝杠螺母与所述滚珠丝杠螺纹配合，所述螺母座套装在所述滚珠丝杠螺母的外部并与滚珠丝杠螺母固定连接。

作为进一步优选的，所述驱动电机优选为步进电机。