【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及分析检测领域，尤其是涉及一种摩擦化学原位表征装置及应用。
技术介绍
1、衰减全内反射(atr)附件是红外光谱仪领域应用广泛的一种测试附件，其通过光波在晶体内的全内反射而获取晶体表面所附着样品的结构信息，无需复杂的压片制样过程，是一种便捷实用的红外光谱仪附件。
2、如公开号为cn101479638a的中国专利文献公开了一种被布置来执行atr测量的显微镜的附件，具有能够安装在显微镜的可移动载物台上的支撑件，用于atr晶体的安装件被承载在支撑件上。
3、公开号为cn 108169186 a的中国专利公开了一种衰减全内反射光谱仪及其应用，附件包含：atr晶体部件和支撑件，所述支撑件上设有样品槽，所述atr晶体部件包括atr晶体；所述样品槽具有可容纳样品的内腔，所述atr晶体位于所述样品槽的内腔上方，且与所述样品槽连接。
4、atr附件具备实时检测或监测功能，能够连续或者间隔地对atr晶体表面的样品信息进行实时采样。例如，可以通过atr晶体检测润滑脂等介质的官能团结构，判断润滑脂的性能。然而，对于润滑脂等材料的使用性能和寿命评价，往往需要通过摩擦实验或者台阶实验使其在特定条件下工作某段时间，前后对比获得数据。如通过现有的红外光谱仪atr附件去实现测试，需要间断取样，每次测试后彻底清洗atr晶体，操作繁琐、且数据连贯性差。
技术实现思路
1、为解决衰减全内反射(atr)附件测试润滑脂时的监测连贯性问题，本专利技术提供了一种摩擦化学原位表征装置及
2、一种摩擦化学原位表征装置，包括可用于傅里叶变换红外光谱仪的atr支撑件、atr晶体以及加热模块，所述atr支撑件内部开设有样品槽，所述atr支撑件内开设有与所述样品槽底部连通的光路通道，所述atr晶体安装于所述光路通道内，所述的加热模块设置在atr晶体的下端面；所述的摩擦化学原位表征装置还包括布置在样品槽内、atr晶体上方的机械摩擦装置；
3、所述的机械摩擦装置包括固定在atr支撑架顶部的水平滑轨或环形滑轨、可滑动设置在滑轨上的转接块、可拆卸固定在转接块下端的研磨头，所述研磨头的材料、表面粗糙度、硬度参数根据实验需求设定；所述的转接块上设有控制系统，所述的控制系统通过控制转接块来调控研磨头在atr晶体表面的压力、运动方式、研磨速度等参数，能够采集材料的摩擦系数、磨损率等数据；
4、测试过程中，测试样品被放置在atr样品槽中，应用傅里叶变换红外光谱仪对样品进行不间断原位实时监测，机械摩擦装置开始运转时设置为时间原点，按照实验需要设定压力、运动方式和研磨速度；根据红外光谱以及控制系统采集的摩擦系数、磨损率等数据实时判断样品在摩擦过程中发生的物理性质和化学性质变化，并进一步判断样品材料的损伤和失效时间，评估材料的服役寿命。可选择地，所述研磨头朝向atr晶体的端面形状为圆形、椭圆形或多边形。
5、可选择地，所述研磨头的材质为不锈钢、硬质合金、铜合金、铝合金、钛合金、陶瓷或金刚石等。
6、可选择地，所述atr晶体的材质为金刚石、硅、锗、硒化锌或单晶氧化铝等光学晶体。
7、优选地，所述样品槽的宽度为1mm-20mm，长度为1cm-10cm；所述研磨头朝向atr晶体的端面宽度小于样品槽的宽度，端面长度小于样品槽的长度。
8、优选地，所述机械摩擦装置还布置拨脂片，所述导脂片布置于研磨头运动方向的两侧，可通过控制系统控制其位置升降，使研磨头后方的拨脂片始终位于槽内工作，将被研磨头挤压至样品槽两侧的润滑脂拨回中间位置，以避免润滑脂在测试过程中堆积在样品槽两侧使研磨头“空磨”。
9、优选地，所述控制系统通过控制转接块来调控研磨头单向摩擦或双向往复摩擦，摩擦速度范围为0.01mm/s-1000mm/s，最大摩擦行程为样品槽的长度。
10、优选地，所述的加热模块用于给样品槽内的样品加热，样品槽内的加热温度范围为0-200℃。
11、本专利技术还提供了一种检测润滑脂指标的方法，使用的红外光谱仪布置上述摩擦化学反应原位表征装置，具体检测过程如下：
12、将待检测的润滑脂涂覆于atr晶体上表面的样品槽内；
13、通过加热模块设定润滑脂的工作温度，控制系统通过调控研磨头在atr晶体表面的压力、运动方式和研磨速度，对atr晶体表面的润滑脂进行摩擦；同时，控制系统将压力、运动方式和研磨速度等实时数据上传至计算机；
14、在对润滑脂进行摩擦过程中，红外光谱仪发射的红外光线经过光路通道照射到atr晶体上表面的润滑脂，通过红外光谱实时监测润滑脂在摩擦过程中的官能团吸收峰变化，结合控制系统的相关数据，判断润滑脂在摩擦过程中发生的化学反应；
15、控制系统监测润滑脂界面上的摩擦系数、磨损率数据变化，结合红外光谱实时判断润滑脂的服役性能变化和润滑脂失效时间。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
17、本专利技术能够实时监测润滑脂在摩擦过程中的官能团吸收峰变化，通过监控润滑脂在摩擦磨损过程中的结构变化，根据红外光谱以及控制系统采集的摩擦系数、磨损率等数据实时判断样品在摩擦过程中发生的物理性质和化学性质变化，并进一步判断样品材料的损伤和失效时间，评估样品材料的服役寿命
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1.一种摩擦化学原位表征装置，其特征在于，包括用于傅里叶变换红外光谱仪的ATR支撑件、ATR晶体以及加热模块，所述ATR支撑件内部开设有样品槽，所述ATR支撑件内开设有与所述样品槽底部连通的光路通道，所述ATR晶体安装于所述光路通道内，所述的加热模块设置在ATR晶体的下端面，所述的摩擦化学原位表征装置还包括布置在样品槽内、ATR晶体上方的机械摩擦装置；
2.根据权利要求1所述的摩擦化学反应原位表征装置，其特征在于，所述研磨头朝向ATR晶体的端面形状为圆形、椭圆形或多边形。
3.根据权利要求1所述的摩擦化学反应原位表征装置，其特征在于，所述研磨头的材质为不锈钢、硬质合金、铜合金、铝合金、钛合金、陶瓷或金刚石。
4.根据权利要求1所述的摩擦化学反应原位表征装置，其特征在于，所述ATR晶体的材质为金刚石、硅、锗、硒化锌或单晶氧化铝。
5.根据权利要求1所述的摩擦化学反应原位表征装置，其特征在于，所述样品槽的宽度为1mm-20mm，长度为1cm-10cm；
6.根据权利要求1所述的摩擦化学反应原位表征装置，其特征在于，所述控制系
7.根据权利要求1所述的摩擦化学反应原位表征装置，其特征在于，所述的加热模块用于给样品槽内的样品加热，样品槽内的加热温度范围为0-200℃。
8.根据权利要求1所述的摩擦化学反应原位表征装置，其特征在于，所述的机械摩擦装置还包括拨脂片，所述拨脂片布置于研磨头运动方向的两侧，通过控制系统控制其位置升降，使研磨头后方的拨脂片始终位于槽内工作，将被研磨头挤压至样品槽两侧的润滑脂拨回中间位置，以避免润滑脂在测试过程中堆积在样品槽两侧使研磨头空磨。
9.一种检测润滑脂指标的方法，其特征在于，使用的红外光谱仪布置有权利要求1～8任一所述的摩擦化学反应原位表征装置，具体检测过程如下：
...【技术特征摘要】
1.一种摩擦化学原位表征装置，其特征在于，包括用于傅里叶变换红外光谱仪的atr支撑件、atr晶体以及加热模块，所述atr支撑件内部开设有样品槽，所述atr支撑件内开设有与所述样品槽底部连通的光路通道，所述atr晶体安装于所述光路通道内，所述的加热模块设置在atr晶体的下端面，所述的摩擦化学原位表征装置还包括布置在样品槽内、atr晶体上方的机械摩擦装置；
2.根据权利要求1所述的摩擦化学反应原位表征装置，其特征在于，所述研磨头朝向atr晶体的端面形状为圆形、椭圆形或多边形。
3.根据权利要求1所述的摩擦化学反应原位表征装置，其特征在于，所述研磨头的材质为不锈钢、硬质合金、铜合金、铝合金、钛合金、陶瓷或金刚石。
4.根据权利要求1所述的摩擦化学反应原位表征装置，其特征在于，所述atr晶体的材质为金刚石、硅、锗、硒化锌或单晶氧化铝。
5.根据权利要求1所述的摩擦化学反应原位表征装置，其特征在于，所述样品槽的宽度为1m...
【专利技术属性】
技术研发人员：李赫，陈斌，蔡涛，褚伍波，孙鹏，张冰雪，江南，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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