测试导电材料的方法和装置制造方法及图纸

一种用于测量导电可压缩材料片材的电特性的装置包括：非导电材料基板，具有顶表面，片材能够放置在所述顶表面上；两个电极，所述两个电极放置在所述顶表面上，使得所述两个电极在所述顶表面上限定矩形空间的两个边缘；用于向所述基板的所述顶表面施加压力使得所述片材被压缩的装置；以及用于测量附接至所述电极的所述片材的电特性的装置。用于施加压力的所述装置能够是产生真空的装置，诸如真空泵。所述导电可压缩材料能够在压缩之前与其他材料分层，使得其电特性作为复合材料的一部分被测量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】测试导电材料的方法和装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年12月22日提交的英国专利申请号2020490.5的优先权。

技术介绍

[0003]本专利技术涉及用于测量导电材料的电特性的装置。
[0004]由纤维制成的材料，包括但不限于机织、缝合和非机织材料，可用于制造纤维增强复合材料，诸如碳纤维增强聚合物(CFRP)、玻璃纤维增强聚合物(GFRP)和其他其他纤维和聚合物的组合。纤维材料通常铺设在模具中并用热固性树脂(基质)浸渍。固化后，间或增加热量，从而产生刚性复合材料。材料中的纤维可以都是碳纤维或其他导电纤维，也可以与诸如玻璃纤维等其他纤维混合。如果导电纤维的比例足够高，则纤维材料以及复合材料将导电。
[0005]可以将复合材料并入层压叠层中以进行增强。通常，层压叠层包括围绕纤维材料层的增强材料(诸如玻璃纤维)层。然后添加树脂以形成最终部件。该部件可以集成到最终复合结构中，或者形成部件的工艺可以是复合结构制造的一部分。
[0006]越来越多的此类部件除了提供增强作用外，还用作复合结构中的加热元件，例如，用于飞机机翼、风力涡轮机叶片和雷达设备。在寒冷的天气里，它们可以防止冰在表面积聚。飞机机翼或风力涡轮机叶片上的积雪或结冰会影响其稳定性，而在天线罩上会削弱微波的传输。通过使电流通过导电纤维材料层，可以加热复合结构的表面。
[0007]用于此目的的纤维材料通常是遮盖物或垫子，使用导电和非导电纤维的混合物制成，以满足特定的电阻/导电特性。加热元件放置在靠近表面的层压叠层中，但与其他导电纤维绝缘。电力通过两端的汇流条或电极馈送到遮盖物元件，并且对于给定水平的电功率，产生的热量取决于遮盖物材料的电阻率。因此，为了获得最佳效率和功效，有必要知道构成加热元件的材料的电阻率(或者换句话说，电导率)。
[0008]诸如遮盖物和垫子等非织造增强材料是通过以下方式制成，即将包含导电纤维(诸如碳纤维)的短切纤维单独或与绝缘纤维(诸如玻璃纤维)和粘合剂一起以选定的比例沉积到传送平台上，以达到所需的重量。该工艺可涉及湿铺工艺或纤维和粘合剂可在干法工艺中干沉积。无论采用哪种方式生产的垫子或遮盖物都具有均匀的纤维沉积。
[0009]调整碳纤维和玻璃纤维的相对比例以获得目标表面电阻率，以每平方欧姆为单位测量。调整添加的碳量以考虑到碳纤维的电导率因批次而异：给定批次中碳纤维的电导率越高，遮盖物的电导率越高，因此必须减少遮盖物或垫子的重量以增加表面电阻率。相反，给定批次的碳纤维的电导率越低，必须增加更多的重量才能满足目标电阻率。这些调整包括控制遮盖物的表面电阻率值的标准方式。
[0010]测量遮盖物的表面电阻率的方法是已知的。然而，申请人已经注意到，对于特定的纤维材料，其表面电阻率不准确地预测了其作为部件一部分时的加热效果。即使使用相同原材料制成的材料批次之间，加热效果也会有所不同。因此，一旦加热元件结合到结构中，使用已知方法很难预测应该施加到加热元件的电功率，并且需要使用一定程度的试错。本
专利技术的一个目的是克服这个困难。
[0011]根据本专利技术的第一方面，提供了一种根据权利要求1所述的用于测量导电材料片材的电特性的装置。根据本专利技术的第二方面，提供了一种根据权利要求16的测量导电材料片材的电特性的方法。根据本专利技术的第三方面，提供了一种根据权利要求32的测量导电材料片材的电特性的方法。
[0012]将参考附图仅通过示例的方式描述本专利技术的实施例。详细的实施例示出了专利技术人已知的最佳模式并且为要求保护的专利技术提供支持。然而，它们仅是示例性的并且不应被用来解释或限制权利要求的范围。它们的目的是为本领域技术人员提供教导。由诸如“第一”和“第二”的顺序短语区分的部件和过程不一定定义任何类型的顺序或排序。
附图说明
[0013]图1示出了用于测量导电材料的电特性的装置的第一实施例；
[0014]图2示出了将纤维材料片材放置在图1中所示的装置上后的图示；
[0015]图3是图2所示的装置的平面图。
[0016]图4示出了图1所示的装置在闭合盖子后的图示；
[0017]图5是图3所示的装置的示意性截面图。
[0018]图6是图3所示的装置在施加压缩后的示意性截面图；
[0019]图7是用于测量导电材料的电特性的装置的第二实施例的示意性截面图；
[0020]图8是图7所示的装置的示意性平面图。
[0021]图9是图7所示的装置在施加压缩后的示意性截面图；以及
[0022]图10详细说明了测量纤维材料的电特性的步骤。
具体实施方式
[0023]复合结构最常见的制造方法是将纤维增强材料层压到模具中。这些层用树脂浸渍，通常通过树脂灌注、预浸或手糊。使用真空，将树脂灌注到模具中的方法大致有两种：在压力下灌注(一种广泛称为树脂传递模塑的工艺)或在真空下灌注(一种广泛称为真空辅助树脂传递模塑或简称为真空灌注的工艺)。例如，在真空灌注工艺中，将增强织物铺设在模具中，定位树脂分布介质(RDM)，并在其上方放置真空袋并将真空袋密封到模具上或模具周围以实现气密。然后通过从模具中抽出空气在模具内产生真空，使真空袋通过大气压力向下压到纤维上，并且进入模具的低粘度树脂在真空的作用下被吸入，以包围纤维，然后凝固(可能需要加热)以形成嵌入纤维的基质。
[0024]在任一种工艺中，用作加热元件的纤维材料在制造复合结构时都会被压缩。申请人已经意识到这种压缩会改变材料的电阻率，因为它会使更多的导电纤维相互接触。此外，使用的纤维可能与其他批次相同材料中使用的纤维具有不同的特性；例如，碳纤维细丝可能具有不同的电导率。如果一批碳纤维细丝的电导率较低，则由它制成的纤维材料可能需要按重量计包含更多的碳纤维，以提供与前一批次相同的表面电阻率。然而，当材料被压缩时，更多的碳纤维会使电导率意外增加。
[0025]因此，申请人已经意识到，为了准确预测纤维材料在结合到复合结构中时的加热效果，有必要测量其在复合材料结构中受到相同压缩下的电阻率。本文描述了适用于该测
量的装置的两个实施例，第一个参考图1至图6，第二个参考图7至图9。此外，通过测量纤维材料片材在被压缩和处于最终复合形式时的电阻率，可以创建一个校准公式来准确预测材料的加热效果，这将参考图10进行描述。
[0026]本文讨论了碳纤维片材，但导电纤维材料可由镍纤维、金属涂层碳或任何其他合适的纤维制成。此外，片材不必是纤维材料，还可以是任何导电可压缩材料。
[0027]本文所述的装置和方法也可用于测量导电材料片材在压缩下的其他电特性。
[0028]图1
[0029]图1示出形成本专利技术的第一实施例的装置。测量装置101包括由铝制成的刚性外壳102，但可以使用任何合适的金属或其他稳定的刚性材料。盖子103在操作期间关闭。该装置使用控制面板104控制，该控制面板104包括用于欧姆计122的电源开关105，以及必要时用于连接至外部测量设备的端子106和107，例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于测量导电可压缩材料片材的电特性的装置，包括：非导电材料基板，具有顶表面，片材可以放置在所述顶表面上；两个电极，放置在所述顶表面上，使得所述两个电极在所述顶表面上限定矩形空间的两个边缘；用于向所述基板的所述顶表面施加压力使得所述片材被压缩的装置；以及用于测量所述片材的电特性的装置，所述装置附接至所述电极。2.根据权利要求1所述的装置，还包括膜，所述膜能够放置在所述顶表面上方，以围绕所述基板产生密封空间，其中，用于施加压力的所述装置是用于当所述膜已经放置在所述顶表面上方时在所述密封空间中产生真空的装置。3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述基板的所述顶表面限定凹槽，所述电极设置在所述凹槽中，使得所述电极的顶部与所述基板的所述顶表面齐平。4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中：所述电极平行且相隔第一距离；并且对于所述电极中的每个电极，所述电极的与所述片材接触的部分的长度等于所述第一距离。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述基板是具有倾斜侧面的平台。6.根据权利要求2至5中任一项所述的装置，还包括支撑所述基板的底座。7.根据权利要求6所述的装置，还包括密封件，所述密封件附接至所述底座并包围所述膜下方的所述第一基板，所述密封件的大小被设计成当被放置在所述顶表面上方时在所述膜下方。8.根据权利要求2至7中任一项所述的装置，其中：所述基板限定从所述顶表面通向所述基板的下表面的气孔；并且用于产生真空的所述装置连接至所述气孔。9.根据权利要求8所述的装置，其中：所述基板在所述下表面中限定凹槽；所述气孔从所述顶表面通向所述凹槽；并且用于产生真空的所述装置连接至所述凹槽。10.根据权利要求9所述的装置，还包括在所述凹槽中的一块透气织物。11.根据权利要求9或10中任一项所述的装置，其中：所述底座在所述凹槽下方限定孔口；并且用于产生真空的所述装置连接至所述孔口。12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，还包括连接至所述电极的导线，其中，所述导线穿过所述基板并从所述装置的底部引出。13.根据权利要求2至5中任一项所述的装置，包括非导电材料袋，所述基板能够放置在所述非导电材料袋中，其中：所述膜是所述袋的一部分；并且当所述基材已经放置到所述袋中时，用于产生真空的所述装置连接至所述袋的开口。14.根据权利要求2至13中任一项所述的装置，其中，用于产生真空的所述装置是真空泵。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的装置，其中，用于测量电特性的所述装置是电阻率计。16.一种测量导电可压缩材料片材的电特性的方法，包括以下步骤：将导电材料片材放置在非导电材料基板的顶表面上，并与放置在所述顶表面上的两个电极接触，使得所述两个电极在所述顶表面上限定矩形空间的两个边缘；向所述基材的顶部施加压力，使得所述片材被压缩；以及使用所述电极测量所述片材在被压缩时的电特性。17.根据权利要求16所述的方法，还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：PRF合成控股有限公司，
类型：发明
国别省市：