一種多功能仿生微結構表面測試裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于測量材料摩擦力、粘附力以及薄膜厚度設備，具體是一種多功能仿生微結構表面測試裝置。
【背景技術】
[0002]在自然界中，人們常見到壁虎、蠑螈等能在干燥、濕滑的表面快速爬行，甚至能倒吊在各個表面上。這些現象給設計仿生機器人足墊帶來了靈感。多年以來，科學家通過實驗排除了摩擦力、真空吸力、靜電引力等。現在研究表明，壁虎是種用分子間相互作用力與物體表面接觸。
[0003]目前，市場上的高精度力檢測裝置大多是價格昂貴、功能單一、不自動化，一般摩擦力檢測、粘附力檢測和薄膜厚度檢測這些功能都是分開的，這樣對高精度力檢測實驗的綜合比較對比實驗的實現困難。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于提供一種結構緊湊、功能全面的多功能仿生微結構表面測試裝置，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0005]為實現上述目的，本發明提供如下技術方案:
一種多功能仿生微結構表面測試裝置，包括粘附力測試驅動、摩擦力測試桿轉軸、摩擦實驗樣機底層支板、摩擦力測試桿、摩擦力測試傳感器預壓裝置、薄膜檢測裝置和顯微鏡裝置，所述摩擦實驗樣機底層支板上安裝有橫梁支撐桿和摩擦實驗樣機中層支板支架，所述橫梁支撐桿位于摩擦實驗樣機中層支板支架的后側，所述摩擦實驗樣機中層支板支架上安裝有摩擦實驗樣機中層支板，所述摩擦力測試桿轉軸安裝在摩擦實驗樣機中層支板上，所述摩擦力測試桿安裝在摩擦力測試桿轉軸的上方，所述摩擦力測試桿的左端部設有預載荷砝碼，摩擦力測試桿的右端部設有平衡調節塊，所述摩擦力測試桿的下方安裝有導軌中間連橋，導軌中間連橋左側的下方安裝有輔助支撐導軌，導軌中間連橋右側的下方安裝有摩擦力測試驅動，輔助支撐導軌上安裝有橫梁，所述粘附力測試驅動通過粘附力測試載物架安裝在橫梁的前方，所述摩擦力測試傳感器預壓裝置連接在摩擦力測試桿上，所述摩擦力測試傳感器預壓裝置的右側安裝有摩擦力測試傳感器，所述薄膜檢測裝置安裝在摩擦力測試傳感器下部的機架上，所述顯微鏡裝置安裝在摩擦力測試傳感器預壓裝置下部的機架上，所述顯微鏡裝置包括顯微鏡調節Z軸、光電顯微鏡、顯微鏡調節X軸、顯微鏡支座和顯微鏡調節Y軸，所述顯微鏡調節X軸和顯微鏡調節Y軸分別安裝在顯微鏡支座的前方和左側，所述顯微鏡調節Z軸通過顯微鏡Y軸Z軸連接塊安裝在顯微鏡支座的右側，所述光電顯微鏡通過顯微鏡固定扣連接在顯微鏡調節Z軸上。
[0006]作為本發明再進一步的方案:所述摩擦力測試桿轉軸通過摩擦力測試載物架安裝在摩擦實驗樣機中層支板上。
[0007]與現有技術相比，本發明的有益效果是: 本發明結構緊湊，功能全面，可以在干燥及濕滑條件下測試仿生微結構化表面的靜摩擦力、動摩擦力、粘附力，并且測試過程中實時測量液體薄膜厚度，為仿生微結構表面性能的測試提供了一種全新的裝置。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發明的主視圖。
[0009]圖2為本發明的俯視圖。
[0010]圖3為本發明的側視圖。
[0011 ]圖4為本發明中顯微鏡裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合【具體實施方式】對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。
[0013]請參閱圖1-4，一種多功能仿生微結構表面測試裝置，包括粘附力測試驅動101、摩擦力測試桿轉軸102、摩擦實驗樣機底層支板106、摩擦力測試桿208、摩擦力測試傳感器預壓裝置301、薄膜檢測裝置303和顯微鏡裝置4，所述摩擦實驗樣機底層支板106上安裝有橫梁支撐桿103和摩擦實驗樣機中層支板支架105，所述橫梁支撐桿103位于摩擦實驗樣機中層支板支架105的后側，所述摩擦實驗樣機中層支板支架105上安裝有摩擦實驗樣機中層支板104，所述摩擦力測試桿轉軸102通過摩擦力測試載物架207安裝在摩擦實驗樣機中層支板104上，所述摩擦力測試桿208安裝在摩擦力測試桿轉軸102的上方，所述摩擦力測試桿208的左端部設有預載荷砝碼107，摩擦力測試桿208的右端部設有平衡調節塊204，所述摩擦力測試桿208的下方安裝有導軌中間連橋202，導軌中間連橋202左側的下方安裝有輔助支撐導軌201，導軌中間連橋202右側的下方安裝有摩擦力測試驅動206，輔助支撐導軌201上安裝有橫梁203，所述粘附力測試驅動101通過粘附力測試載物架205安裝在橫梁203的前方，所述摩擦力測試傳感器預壓裝置301連接在摩擦力測試桿208上，所述摩擦力測試傳感器預壓裝置301的右側安裝有摩擦力測試傳感器302，所述薄膜檢測裝置303安裝在摩擦力測試傳感器302下部的機架上，所述顯微鏡裝置4安裝在摩擦力測試傳感器預壓裝置301下部的機架上，所述顯微鏡裝置4包括顯微鏡調節Z軸402、光電顯微鏡404、顯微鏡調節X軸405、顯微鏡支座406和顯微鏡調節Y軸407，所述顯微鏡調節X軸405和顯微鏡調節Y軸407分別安裝在顯微鏡支座406的前方和左側，所述顯微鏡調節Z軸402通過顯微鏡Y軸Z軸連接塊401安裝在顯微鏡支座406的右側，所述光電顯微鏡404通過顯微鏡固定扣403連接在顯微鏡調節Z軸402上。
[0014]所述多功能仿生微結構表面測試裝置在進行實驗測試時，分為兩種情況，分別為摩擦力測試和粘附力測試;摩擦力測試過程，將待測試樣安放在摩擦力測試載物架207上，調節摩擦力測試桿208后面的平衡調節塊204使摩擦力測試桿208水平，之后施加預載荷砝碼107施加摩擦力測試預壓力，然后調節摩擦力測試傳感器預壓裝置301對摩擦力測試桿208施加壓力使摩擦力測試傳感器302有一定預值，最后啟動摩擦力測試驅動206，帶動導軌中間連橋202，使摩擦副之間產生相對剪切運動，摩擦力通過摩擦力測試載物架207傳動到摩擦力測試桿208，再傳動到摩擦力測試傳感器302上，測試完成;粘附力測試過程是，將試樣安置在粘附力測試載物架205上，調節粘附力測試驅動101就可以用來測試粘附力;在測試過程中如果想測試摩擦副之間產生的液體薄膜厚度時，需先調節薄膜檢測裝置303中的顯微鏡調節Z軸402、顯微鏡調節X軸405和顯微鏡調節Y軸407使光電顯微鏡404調節到合適的位置即可。
[0015]所述多功能仿生微結構表面測試裝置在實驗測量過程中可以根據實驗測量的要求，任意調節實驗測量中的參數，試樣平面之間的速度、加速度等，并且可以在測量濕滑條件下的摩擦力粘附力時，實時的用光干涉法檢測兩相對運動表面之間產生的液體薄膜厚度，使測試結果中相對運動表面之間產生的力信號和兩表面之間液體薄膜厚度產生的距離信號一一對應;摩擦力檢測中不僅可以對干摩擦力進行檢查而且還可以對濕摩擦力進行檢查。摩擦力檢測裝置的驅動裝置可以根據測量內容的要求，任意改變兩平面之間的相對運動速度，實現靜摩擦力測試或動摩擦力測試;粘附力檢測中不僅可以對干粘附力進行檢查而且還可以對濕粘附力進行檢查。粘附力檢測裝置運動速度可以達到lum/s，確保待測物體的微小變形引起的粘附力的改變都可以檢測;粘附力檢測中對待測物體可以定量施加想要的預壓力，并且預壓力的大小由傳感器精確控制，而且預壓力檢測和粘附力檢測用同一傳感器，這樣的設計不僅簡化結構，而且充分利用了已有的設備，降低制造成本;液體薄膜厚度檢測裝置可以在測量濕摩擦力和濕粘附力過程中，隨時利用光干涉法檢測兩接觸面之間的液體薄膜的厚度，以便用于濕粘摩擦力和濕粘附力與產生液體薄膜厚度進行比較。
[0016]本發明結構緊湊，功能全面，可以在干燥及濕滑條件下測試仿生微結構化表面的靜摩擦力、動摩擦力、粘附力，并且測試過程中實時測量液體薄膜厚度，為仿生微結構表面性能的測試提供了一種全新的裝置。
[0017]上面對本專利的較佳實施方式作了詳細說明，但是本專利并不限于上述實施方式，在本領域的普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下作出各種變化。
【主權項】
1.一種多功能仿生微結構表面測試裝置，其特征在于，包括粘附力測試驅動(101)、摩擦力測試桿轉軸(102)、摩擦實驗樣機底層支板(106)、摩擦力測試桿(208)、摩擦力測試傳感器預壓裝置(301)、薄膜檢測裝置(303)和顯微鏡裝置(4)，所述摩擦實驗樣機底層支板(106)上安裝有橫梁支撐桿(103)和摩擦實驗樣機中層支板支架(105)，所述橫梁支撐桿(103)位于摩擦實驗樣機中層支板支架(105)的后側，所述摩擦實驗樣機中層支板支架(105)上安裝有摩擦實驗樣機中層支板(104)，所述摩擦力測試桿轉軸(102)安裝在摩擦實驗樣機中層支板(104 )上，所述摩擦力測試桿(208 )安裝在摩擦力測試桿轉軸(102 )的上方，所述摩擦力測試桿(208)的左端部設有預載荷砝碼(107)，摩擦力測試桿(208)的右端部設有平衡調節塊(204)，所述摩擦力測試桿(208)的下方安裝有導軌中間連橋(202)，導軌中間連橋(202)左側的下方安裝有輔助支撐導軌(201)，導軌中間連橋(202)右側的下方安裝有摩擦力測試驅動(206)，輔助支撐導軌(201)上安裝有橫梁(203)，所述粘附力測試驅動(101)通過粘附力測試載物架(205)安裝在橫梁(203)的前方，所述摩擦力測試傳感器預壓裝置(301)連接在摩擦力測試桿(208)上，所述摩擦力測試傳感器預壓裝置(301)的右側安裝有摩擦力測試傳感器(302)，所述薄膜檢測裝置(303)安裝在摩擦力測試傳感器(302)下部的機架上，所述顯微鏡裝置(4)安裝在摩擦力測試傳感器預壓裝置(301)下部的機架上，所述顯微鏡裝置(4)包括顯微鏡調節Z軸(402)、光電顯微鏡(404)、顯微鏡調節X軸(405)、顯微鏡支座(406)和顯微鏡調節Y軸(407)，所述顯微鏡調節X軸(405)和顯微鏡調節Y軸(407)分別安裝在顯微鏡支座(406)的前方和左側，所述顯微鏡調節Z軸(402)通過顯微鏡Y軸Z軸連接塊(401)安裝在顯微鏡支座(406)的右側，所述光電顯微鏡(404)通過顯微鏡固定扣(403)連接在顯微鏡調節Z軸(402)上。2.所根據權利要求1所述的多功能仿生微結構表面測試裝置，其特征在于，述摩擦力測試桿轉軸(102)通過摩擦力測試載物架(207)安裝在摩擦實驗樣機中層支板(104)上。
【專利摘要】本發明公開了一種多功能仿生微結構表面測試裝置，包括粘附力測試驅動、摩擦力測試桿轉軸、摩擦實驗樣機底層支板、摩擦力測試桿、摩擦力測試傳感器預壓裝置、薄膜檢測裝置和顯微鏡裝置，摩擦力測試桿轉軸安裝在摩擦實驗樣機中層支板上，摩擦力測試桿安裝在摩擦力測試桿轉軸的上方，摩擦力測試桿的左端部設有預載荷砝碼，顯微鏡裝置包括顯微鏡調節Z軸、光電顯微鏡、顯微鏡調節X軸、顯微鏡支座和顯微鏡調節Y軸。本發明結構緊湊，功能全面，可以在干燥及濕滑條件下測試仿生微結構化表面的靜摩擦力、動摩擦力、粘附力，在測試過程中實時測量液體薄膜厚度，為仿生微結構表面性能的測試提供了一種全新的裝置。
【IPC分類】G01N19/04, G01B11/06, G01N19/02, G01D21/02
【公開號】CN105675059
【申請號】CN201610114688
【發明人】賈洪鐸, 于海武, 李蓉, 王曉杰, 孫鵬, 朱紅生
【申請人】中國科學院合肥物質科學研究院, 常州先進制造技術研究所
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月1日