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专利号: 2021112545574
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种柔性泡沫内部应变的原位测量方法,其特征在于: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;

第十一步:切换至弹性传感浆料对应的螺杆阀,设置螺杆阀电压为4V,对应转速为

50rpm,螺杆阀的供料气压为500kPa,设置打印喷头的运动速度为10mm/s,将弹性传感浆料打印在指定应变测量位置;

第十二步:切换至柔性浆料对应的螺杆阀,设置螺杆阀电压为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,继续打印柔性泡沫结构,直至下一应变测量位置;

第十三步:重复第十一、十二步,直至柔性泡沫结构制造完成;

第十四步:将制造完成的柔性泡沫结构加热至180℃并保持24小时直至完全硫化;

第十五步:将硫化的柔性泡沫结构与聚四氟乙烯平板分离;

第十六步:将电阻测试仪的正负两极与原位应变传感器的两端连接,记录电阻值,对原位应变传感器的零点进行校准;

第十七步:根据原位应变传感器的零点电阻和应变系数,得到原位应变传感器的电阻与应变的对应关系;

第十八步:对柔性泡沫施加外力,通过电阻测试仪测量原位应变传感器的电阻变化;

第十九步:根据测得的原位应变传感器的电阻值,并结合原位应变传感器的电阻与应变的对应关系,得到相对应的原位应变值。

2.如权利要求1所述的一种柔性泡沫内部应变的原位测量方法,其特征在于:第一步中,平板的平面度为0.01mm,表面粗糙度为Ra0.2。

3.如权利要求1所述的一种柔性泡沫内部应变的原位测量方法,其特征在于:第一步中,聚四氟乙烯平板为纯聚四氟乙烯制成的平板,或表面有聚四氟乙烯涂层的金属平板。

4.如权利要求1所述的一种柔性泡沫内部应变的原位测量方法,其特征在于:所述第三步和第四步中,柔性高分子为热固性柔性高分子中的一种或多种,包括硅橡胶、丁晴橡胶、顺丁胶、氯丁胶。

5.如权利要求1所述的一种柔性泡沫内部应变的原位测量方法,其特征在于:第八步中,打印喷头的内径为100‑600μm。

6.如权利要求1所述的一种柔性泡沫内部应变的原位测量方法,其特征在于:第九步中,柔性泡沫结构为规则多孔结构。

7.如权利要求1所述的一种柔性泡沫内部应变的原位测量方法,其特征在于:第九步中,柔性泡沫结构采用网格形孔结构、三角形孔结构、蜂窝形孔结构。

8.如权利要求1所述的一种柔性泡沫内部应变的原位测量方法,其特征在于:第十六步中,电阻测试仪的正负两极与原位应变传感器的两端可用导电夹直接连接。

9.如权利要求1所述的一种柔性泡沫内部应变的原位测量方法,其特征在于:第十六步中,电阻测试仪的正负两极与原位应变传感器的两端通过导电胶连接。

10.如权利要求1所述的一种柔性泡沫内部应变的原位测量方法,其特征在于:第十九步中,原位应变传感器的应变测量范围为‑70%‑150%。