[发明专利]一种柔性泡沫内部应变的原位测量方法

说明书

一种柔性泡沫内部应变的原位测量方法，包括柔性泡沫，柔性泡沫采用规则多孔结构，柔性泡沫的内部应变由原位应变传感器测量，原位应变传感器为掺杂还原氧化石墨烯的弹性传感材料，原位应变传感器通过原位直写工艺直接嵌入泡沫结构中的一个或多个待测位置，原位测量方法测量泡沫结构指定位置的拉伸和压缩应变；充分利用三维直写工艺对于成形结构和材料组分的可设计性，将柔性泡沫与原位应变传感器一体化成形，实现了微型传感器的精准原位嵌入和柔性泡沫材料内部任意位置的精准应变参数测量，不仅可以直接测量柔性材料的内部力学响应参数，同时还保证了泡沫结构的完整性，填补了泡沫材料内部力学行为检测领域的空白。

技术领域

本发明涉及原位测量技术领域，尤其是一种柔性泡沫内部应变的原位测量方法。

背景技术

柔性泡沫因其优异的柔软性、耐高能冲击、应力隔离以及隔音隔热性能，常被用作密封和减震材料，在生物医疗、汽车电子、武器装备、航空航天等领域中得到广泛应用。研究其内部细观孔结构的力学行为，对于柔性泡沫的实时工况监测、损伤过程分析、材料失效机理研究以及孔结构的优化设计具有重要意义。对于结构内部指定位置的应变测量，最直接有效和经济可靠的方法是原位嵌入高精度传感器。与传统的实心材料不同，弹性多孔材料的传力路径更为复杂，主要通过其细观尺度上的柔性孔壁进行应变的传递，然而如何原位测量柔性泡沫内部应变是一个亟待解决的问题。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种柔性泡沫内部应变的原位测量方法，从而依托原位直写工艺，将柔性泡沫与原位传感器一体化精密制造，实现柔性泡沫内部指定位置的原位应变精准测量。

本发明所采用的技术方案如下：

一种柔性泡沫内部应变的原位测量方法，包括柔性泡沫，所述柔性泡沫采用规则多孔结构，所述柔性泡沫的内部应变由原位应变传感器测量，原位应变传感器为掺杂还原氧化石墨烯的弹性传感材料，原位应变传感器通过原位直写工艺直接嵌入泡沫结构中的一个或多个待测位置，原位测量方法测量泡沫结构指定位置的拉伸和压缩应变；

具体操作步骤如下：

第一步：准备聚四氟乙烯的平板；

第二步：将无尘纸完全浸泡在HPLC丙酮中，取出后擦拭聚四氟乙烯平板，以去除平板表面杂质，待常温蒸发丙酮15min后，将处理好的聚四氟乙烯平板作为制造基底；

第三步：通过真空行星搅拌机，设置搅拌机的转速为2500rpm，真空度为-99.5kPa，将柔性高分子与硫化剂充分混合并去除气泡，以制备柔性浆料；

第四步：将氧化石墨烯粉末、柔性高分子、乙酸乙酯以1：49：150的质量比通过机械搅拌充分混合；

第五步：向第四步中得到的混合物中加入氢碘酸，其中氢碘酸与氧化石墨烯的质量比为10：1，将混合物加热至90℃并同时搅拌12小时；

第六步：待第五步中得到的混合物冷却至室温后加入硫化剂，通过真空行星搅拌机，设置搅拌机的转速为2500rpm，真空度为-99.5kPa，将硫化剂充分混合并去除气泡，以制备弹性传感浆料；

第七步：将柔性浆料与弹性传感浆料分别装入相应的螺杆阀中；

第八步：将打印喷头安装在两个螺杆阀上；

第九步：根据需要制造的柔性泡沫结构和原位应变测量位置设置打印路径规划；

第十步：设置柔性浆料对应的螺杆阀电压为4V，对应转速为50rpm，螺杆阀的供料气压为350kPa，设置打印喷头的运动速度为10mm/s，将柔性浆料在聚四氟乙烯平板上打印柔性泡沫结构，运行至应变测量位置后停止打印；