碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料扭矩測量傳感器及其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)合材料扭矩測量傳感器及其制作工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]扭矩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)域都需要對扭矩進(jìn)行精確測量。扭矩的測量元件分為非接觸式和接觸應(yīng)變式兩種。傳統(tǒng)應(yīng)變測量法是在扭轉(zhuǎn)軸上帖上應(yīng)變片，在通過電橋反饋出其電阻變化，在將切向應(yīng)變通過公式轉(zhuǎn)換為扭矩，該種方法較繁瑣，且由于應(yīng)變片不能沿切向有效帖覆，故不能測量切向周長小于應(yīng)變片長度細(xì)軸的扭矩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料扭矩測量傳感器及其制作工藝，該傳感器可以連接在較小的回轉(zhuǎn)軸之間測量其扭矩，且測量相同量級的扭矩時，電阻變化量相較傳統(tǒng)傳感器提高數(shù)倍，提高了測量精度。
[0004]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)合材料扭矩測量傳感器，包括化纖流蘇線，以及附著在化纖流蘇線上的碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料;碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的兩端分別連接有銅絲線;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。
[0005]進(jìn)一步地，碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的表面設(shè)有包覆線。
[0006]—種上述碳納米管/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:取若干根化纖流蘇線置于碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中，使碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料充分滲入化纖流蘇線中，然后取出化纖流蘇線懸掛于恒溫箱中進(jìn)行固化，得到扭矩測量傳感器本體；
S3:將銅絲線通過導(dǎo)電膠分別固定在經(jīng)固化后的化纖流蘇線的兩端，形成扭矩測量傳感器。
[0007]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;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;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665:1:334。
[0008]進(jìn)一步地，步驟S2具體包括以下步驟:
S21:取若干流蘇線置于碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中進(jìn)行攪拌，使碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料充分滲入化纖流蘇線中；然后將浸好的化纖流蘇線取出，去除粘附在線上的多余復(fù)合材料，懸掛于80°~90°的環(huán)境中進(jìn)行固化，得到扭矩測量傳感器本體。
[0009]進(jìn)一步地，扭矩測量傳感器本體上設(shè)有包覆線，包覆線的兩端通過銅絲固定在扭矩測量傳感器本體的兩端;銅絲與扭矩測量傳感器本體通過導(dǎo)電膠連通，得到扭矩測量傳感器。
[0010]進(jìn)一步地，導(dǎo)電膠為導(dǎo)電銀膠。
[0011]本發(fā)明的有益效果為:本傳感器外形很細(xì)，可以連接在較小的回轉(zhuǎn)軸之間測量其扭矩，且測量相同量級的扭矩時，電阻變化量相較傳統(tǒng)傳感器提高數(shù)倍，提高了測試精度。
【具體實施方式】
[0012]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。
[0013]—種碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料扭矩測量傳感器，其主要由化纖流蘇線，以及附著在化纖流蘇線上的碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料組成。其中碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料主要由按質(zhì)量份數(shù)為665:1:334的環(huán)氧樹脂A劑、碳納米管和固化劑B劑組成。
[0014]碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的表面設(shè)有包覆線，包覆線的兩端通過銅絲線纏在碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的兩端，且銅絲線與碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的連接處通過導(dǎo)電銀膠粘接。
[0015]—種上述碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料扭矩測量傳感器的制作工藝，包括以下步驟:
S1:將作為基體的環(huán)氧樹脂置于80°的環(huán)境中預(yù)熱30分鐘;將碳納米管置于經(jīng)預(yù)熱后的環(huán)氧樹脂中進(jìn)行攪拌5分鐘；向碳納米管和環(huán)氧樹脂的混合物中加入固化劑B劑，攪拌5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，待使用的碳納米管需置于零下20攝氏度低溫保存，防止其團(tuán)聚。
[0016]S2:取若干約定長度的流蘇線(流蘇線為一種編紡線，其內(nèi)部紡絲間的微孔可以有效結(jié)合碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料)置于碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中，攪拌5分鐘，使碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料充分滲入化纖流蘇線中；然后將浸好的化纖流蘇線取出，去除粘附在線上的多余復(fù)合材料，加掛鉛后懸掛于恒溫箱中，在80°的環(huán)境中固化2小時，得到扭矩測量傳感器本體。
[0017]S3:在碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的表面設(shè)置包覆線，并將包覆線的兩端通過銅絲線纏在碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的兩端，再將銅絲線與碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的連接處通過導(dǎo)電銀膠粘接，在常溫條件下經(jīng)3小時或在50攝氏度條件下經(jīng)30分鐘風(fēng)干后即形成扭矩測量傳感器。
[0018]本申請將碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料均勻涂覆在強(qiáng)度高、彈性好的耐腐蝕化纖線表面，制成碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料扭矩測量傳感器。該碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料扭矩測量傳感器的外形類似一根很細(xì)的塑料棒，可以連接在較小的回轉(zhuǎn)軸之間測量其扭矩，尤其適應(yīng)細(xì)軸零件的扭矩測量，且測量相同量級的扭矩時，電阻變化量相較傳統(tǒng)傳感器提高數(shù)倍，顯著地提高了測試精度。
【主權(quán)項】
1.一種碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料扭矩測量傳感器，其特征在于，包括化纖流蘇線，以及附著在所述化纖流蘇線上的碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料;所述碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的兩端分別連接有銅絲線;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)合材料扭矩測量傳感器，其特征在于，所述碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的表面設(shè)有包覆線。3.—種權(quán)利要求1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，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:取若干根化纖流蘇線置于所述碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中，使碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料充分滲入所述化纖流蘇線中，然后取出化纖流蘇線懸掛于恒溫箱中進(jìn)行固化，得到扭矩測量傳感器本體； S3:將銅絲線通過導(dǎo)電膠分別固定在經(jīng)固化后的化纖流蘇線的兩端，形成扭矩測量傳感器。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料扭矩測量傳感器的制作工藝，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;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;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665:1:334。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:取若干流蘇線置于所述碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中進(jìn)行攪拌，使碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料充分滲入所述化纖流蘇線中；然后將浸好的化纖流蘇線取出，去除粘附在線上的多余復(fù)合材料，懸掛于80°~90°的環(huán)境中進(jìn)行固化，得到扭矩測量傳感器本體。6.根據(jù)權(quán)利要求3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，所述扭矩測量傳感器本體上設(shè)有包覆線，所述包覆線的兩端通過銅絲固定在扭矩測量傳感器本體的兩端;所述銅絲與扭矩測量傳感器本體通過導(dǎo)電膠連通，得到扭矩測量傳感器。7.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，所述導(dǎo)電膠為導(dǎo)電銀膠。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料扭矩測量傳感器及其制作工藝包括化纖流蘇線，以及附著在化纖流蘇線上的碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料；碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的兩端分別連接有銅絲線；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。該傳感器可以連接在較小的回轉(zhuǎn)軸之間測量其扭矩，且測量相同量級的扭矩時，電阻變化量相較傳統(tǒng)傳感器提高數(shù)倍，提高了測量精度。
【IPC分類】G01L3/00, C08K7/24, C08L63/00
【公開號】CN105504691
【申請?zhí)枴緾N201610033484
【發(fā)明人】應(yīng)琴, 童疏影, 黃楷焱, 陳澤蕓, 袁衛(wèi)鋒
【申請人】西南科技大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年1月19日