碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合材料應(yīng)變傳感器及制作工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合材料應(yīng)變傳感器及制作工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]應(yīng)變是一個在工程實踐中經(jīng)常用到的物理量，在結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料研發(fā)和航空航天等領(lǐng)域都需要對應(yīng)變進(jìn)行精確測量。應(yīng)變的測量有很多種方法，如非接觸式光學(xué)測量法，該種方法方便易操作，結(jié)果顯示直觀，但應(yīng)變云圖較為粗糙，不夠準(zhǔn)確，在要求高精度應(yīng)變測量場合并不適用。傳統(tǒng)精確測量應(yīng)變的方法為電測法，該方法可以較為準(zhǔn)確的得到某一個點的應(yīng)變值，所需要的元器件為電阻式應(yīng)變片和應(yīng)變測量儀。應(yīng)變片一般由敏感柵、基體材料、引出線和其他輔助結(jié)構(gòu)等組成，當(dāng)應(yīng)變片貼附于被測結(jié)構(gòu)表面時，隨著被測結(jié)構(gòu)變形，貼附處產(chǎn)生的應(yīng)變就會傳遞到應(yīng)變片的敏感柵上，隨即產(chǎn)生微弱的電信號并由引出線輸出。通過應(yīng)變測量儀，應(yīng)變信號將被轉(zhuǎn)換并反饋出來。
[0003]傳統(tǒng)電阻式應(yīng)變片在收到拉伸應(yīng)變后，電阻也會改變，但其電阻比變化率(電阻變化/初始電阻)與應(yīng)變的比值為2，即靈敏度為2，電阻變化相當(dāng)微弱，故需要精度極高的數(shù)字電橋測量其電阻變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合材料應(yīng)變傳感器及作工藝，本碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料應(yīng)變傳感器電阻變化率與應(yīng)變的比值可以達(dá)到20以上，無需精度極高的數(shù)字電橋應(yīng)變儀即可較為準(zhǔn)確的測量出應(yīng)變，靈敏度方面有較大優(yōu)勢。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合材料應(yīng)變傳感器，包括應(yīng)變體，以及設(shè)置在應(yīng)變體的兩端的導(dǎo)電體;應(yīng)變體由碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制成，碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料主要由環(huán)氧樹脂A劑、碳納米管和固化劑B劑組成。
[0006]進(jìn)一步地，導(dǎo)電體為銅絲。
[0007]—種上述碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合材料應(yīng)變傳感器的制作工藝，包括以下步驟:
S1:將經(jīng)預(yù)熱后的環(huán)氧樹脂A劑與碳納米管按混合，再向其中加入固化劑B劑后進(jìn)行攪拌和脫泡處理，得到碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料；
S2:將導(dǎo)電篩網(wǎng)切割成回字形電極，并將碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料涂覆在回字形電極之間經(jīng)固化后形成備用傳感器;然后根據(jù)需要將備用傳感器切割成所需的形狀。
[0008]進(jìn)一步地，步驟SI具體包括以下步驟:
S11:將碳納米管置于不高于零下20°的環(huán)境中保存，將環(huán)氧樹脂A劑置于80°?90°的環(huán)境中預(yù)熱30分鐘?40分鐘；
S12:將碳納米管置于經(jīng)預(yù)熱后的環(huán)氧樹脂A劑中進(jìn)行攪拌4分鐘?6分鐘；向碳納米管和環(huán)氧樹脂A劑的混合物中加入固化劑B劑，攪拌4分鐘?6分鐘后再進(jìn)行脫泡處理，最終得到碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料；
其中，所加入的環(huán)氧樹脂A與環(huán)氧樹脂A劑和固化劑B劑的質(zhì)量份數(shù)比為650:1:350。
[0009]進(jìn)一步地，步驟S2具體包括以下步驟:
S21:將第一膠帶紙(能否詳細(xì)描述是什么膠帶紙)反向置于光滑平板上，將導(dǎo)電篩網(wǎng)切割成回字形電極；
S22:將回字形電極貼在第一膠帶紙上，再利用第二膠帶紙將回字形電極的上下兩部分各覆蓋一半；
S23:將步驟I中得到的碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料均勻涂覆在回字形電極的中間，以及露出部分的回字形電極上后，進(jìn)行固化并去除第一膠帶紙和第二膠帶紙后得到備用傳感器；
S24:將根據(jù)所需的形狀切割備用傳感器得到應(yīng)變傳感器成品。
[00?0] 進(jìn)一步地，導(dǎo)電篩網(wǎng)米用的是300-500目的純銅篩網(wǎng)。
[0011]本發(fā)明的有益效果為:本碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料應(yīng)變傳感器電阻變化率與應(yīng)變的比值可以達(dá)到20以上，無需精度極高的數(shù)字電橋應(yīng)變儀即可較為準(zhǔn)確的測量出應(yīng)變，靈敏度方面有較大優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0012]圖1為回字形電極的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為步驟S22的制作圖；
圖3為備用傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本應(yīng)變傳感器的側(cè)視圖。
[0013]其中:1、光滑平板;2、第一膠帶;3、回字形電極;4、第二膠帶;5、應(yīng)變體。
【具體實施方式】
[0014]下面對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于【具體實施方式】的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
[0015]如圖4所示的一種碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合材料應(yīng)變傳感器，包括應(yīng)變體5，以及設(shè)置在應(yīng)變體5的兩端的導(dǎo)銅絲;應(yīng)變體5由碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制成，碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料主要由環(huán)氧樹脂A劑、碳納米管和固化劑B劑組成。
[0016]—種上述碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合材料應(yīng)變傳感器的制作工藝，包括以下步驟:
S11:將碳納米管置于不高于零下20°的環(huán)境中保存，將環(huán)氧樹脂A劑置于80°?90°的環(huán)境中預(yù)熱30分鐘?40分鐘。
[0017]S12:將碳納米管置于經(jīng)預(yù)熱后的環(huán)氧樹脂A劑中進(jìn)行攪拌4分鐘?6分鐘；向碳納米管和環(huán)氧樹脂A劑的混合物中加入固化劑B劑，攪拌4分鐘?6分鐘后再進(jìn)行脫泡處理，最終得到碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料;其中，所加入的環(huán)氧樹脂A與環(huán)氧樹脂A劑和固化劑B劑的質(zhì)量份數(shù)比為650:1:350。
[0018]S21:將第一膠帶2紙(能否詳細(xì)描述是什么膠帶紙)反向置于光滑平板I上(即膠面朝上)，將300-500目的純銅篩網(wǎng)切割成回字形電極3(如圖1所示)。
[0019]S22:如圖2所示，將回字形電極3貼在第一膠帶2紙上，再利用第二膠帶4紙將回字形電極3的上下兩部分各覆蓋一半。
[0020]S23:將步驟I中得到的碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料均勻涂覆在回字形電極3的中間，與其相鄰的回字形電極3上述也涂覆上碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，最后將光滑平板I與涂覆好后的成品放入80攝氏度恒溫箱中固化3小時。
[0021]S24:將根據(jù)所需的形狀切割備用傳感器得到應(yīng)變傳感器成品，例如沿如圖3所示的虛線進(jìn)行切割。
【主權(quán)項】
1.一種碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合材料應(yīng)變傳感器，其特征在于，包括應(yīng)變體，以及設(shè)置在所述應(yīng)變體的兩端的導(dǎo)電體;所述應(yīng)變體由碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制成，所述碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料主要由以下組分組成:環(huán)氧樹脂A劑60wt%~70wt%;碳納米管0.lwt%-lwt% ；固化劑B劑29wt%~39wt%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合材料應(yīng)變傳感器，其特征在于，所述導(dǎo)電體為銅絲。3.—種權(quán)利要求1或2所述的碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合材料應(yīng)變傳感器的制作工藝，其特征在于，包括以下步驟: S1:將經(jīng)預(yù)熱后的環(huán)氧樹脂A劑與碳納米管按混合，再向其中加入固化劑B劑后進(jìn)行攪拌和脫泡處理，得到碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料； S2:將導(dǎo)電篩網(wǎng)切割成回字形電極，并將所述碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料涂覆在所述回字形電極之間經(jīng)固化后形成備用傳感器;然后根據(jù)需要將所述備用傳感器切割成所需的形狀。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合材料應(yīng)變傳感器的制作工藝，其特征在于，所述步驟SI具體包括以下步驟: Sll:將碳納米管置于不高于零下20°的環(huán)境中保存，將環(huán)氧樹脂A劑置于80°?90°的環(huán)境中預(yù)熱30分鐘?40分鐘； S12:將碳納米管置于經(jīng)預(yù)熱后的環(huán)氧樹脂A劑中進(jìn)行攪拌4分鐘?6分鐘；向碳納米管和環(huán)氧樹脂A劑的混合物中加入固化劑B劑，攪拌4分鐘?6分鐘后再進(jìn)行脫泡處理，最終得到碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料； 其中，所加入的環(huán)氧樹脂A與環(huán)氧樹脂A劑和固化劑B劑的質(zhì)量份數(shù)比為650:1:350。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料扭矩測量傳感器的制作工藝，其特征在于，所述步驟S2具體包括以下步驟: S21:將第一膠帶紙(能否詳細(xì)描述是什么膠帶紙)反向置于光滑平板上，將導(dǎo)電篩網(wǎng)切割成回字形電極； S22:將回字形電極貼在所述膠帶紙上，再利用第二膠帶紙將回字形電極的上下兩部分各覆蓋一半； S23:將步驟I中得到的所述碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料均勻涂覆在回字形電極的中間，以及露出部分的回字形電極上后，進(jìn)行固化并去除第一膠帶紙和第二膠帶紙后得到備用傳感器； S24:將根據(jù)所需的形狀切割備用傳感器得到應(yīng)變傳感器成品。6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料扭矩測量傳感器的制作工藝，其特征在于，所述導(dǎo)電篩網(wǎng)采用的是300-500目的純銅篩網(wǎng)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合材料應(yīng)變傳感器，包括應(yīng)變體，以及設(shè)置在應(yīng)變體的兩端的導(dǎo)電體；應(yīng)變體由碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制成，碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料主要由環(huán)氧樹脂A劑、碳納米管和固化劑B劑組成。本碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料應(yīng)變傳感器電阻變化率與應(yīng)變的比值可以達(dá)到20以上，無需精度極高的數(shù)字電橋應(yīng)變儀即可較為準(zhǔn)確的測量出應(yīng)變，靈敏度方面有較大優(yōu)勢。
【IPC分類】C08K7/24, G01B7/16, C08L63/00
【公開號】CN105713348
【申請?zhí)枴緾N201610033340
【發(fā)明人】黃楷焱, 童疏影, 陳澤蕓, 應(yīng)琴, 袁衛(wèi)鋒
【申請人】西南科技大學(xué)