【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于极性聚合物分子取向相关，更具体地，涉及一种极性材料取向度快速测量方法及测量系统。
技术介绍
1、极性材料尤其是液晶，由于其典型的取向结构已被广泛用于显示设备、有机半导体和生物传感器领域。从根本上说，取向动力学对液晶的几乎所有物理特性都有贡献，这是其作为一种“智能”材料的广泛适用性的基础。例如，其可以作为液晶显示设备的响应时间、对比度和视角特性的指纹，许多研究致力于揭示液晶的物理性能和取向之间的相互关系，解决这个问题的核心目标是测量取向的动态变化。
2、对取向动态的快速测量，在自然界中达到毫秒级，仍然是该领域的一个障碍。传统的光散射测量，包括傅里叶变换红外光谱(ftir)、偏振拉曼光谱、小角x射线散射(saxs)和其他光学光谱，需要几秒钟到几分钟才能从多次扫描中获得高信噪比信号，因为散射信号是激励信号的10-6-10-12倍。到目前为止，其在测量动态取向方面是有限的，即使有同步辐射光源，saxs的测量时间最近也只能达到3秒，其仍然也不能满足毫秒级的响应测量，因此，亟需设计一种可以测量毫秒级取向动力学的测量方法。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种极性材料取向度快速测量方法及测量系统，可以实现极性材料取向度的毫秒级别测量，抗干扰能力强。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种极性材料取向度快速测量方法，包括：获取待测极性材料整体的相对介电常数，以及待测极性材料在第一方向和第二方向上的相对介电常
3、
4、其中，ε1为待测极性材料在待测点第一方向上的相对介电常数；ε2为待测极性材料在待测点第二方向上的相对介电常数；为待测极性材料整体的相对介电常数；ρ为待测极性材料的密度；na为阿伏伽德罗常数；为真空中的介电常数；m为待测极性材料的摩尔质量；α1为待测极性材料在待测点第一方向上的极化率；α2为待测极性材料在待测点第二方向上的极化率，第一方向和第二方向不平行。
5、优选的，所述第一方向和第二方向垂直。
6、优选的，所述待测极性材料为液晶、碳纤维或碳纳米管。
7、本申请另一方面提供了一种实现上述极性材料取向度快速测量方法的测量系统，包括：至少一组极性材料取向度测量装置，每组极性材料取向度测量装置包括两个叉指电极，介电各向异性测量模块以及极性材料取向度计算模块；其中，一叉指电极用于测量待测点第一方向上的相对介电常数，另一叉指电极用于测量待测点第二方向上的相对介电常数，介电各向异性测量模块用于将待测点第一方向方向上的相对介电常数和待测点第二方向上的相对介电常数传输至所述极性材料取向度计算模块，所述极性材料取向度计算模块用于基于如下取向度计算公式计算待测极性材料在待测点处的取向度s：
8、
9、其中，ε1为待测极性材料在待测点第一方向上的相对介电常数；ε2为待测极性材料在待测点第二方向上的相对介电常数；为待测极性材料整体的相对介电常数；ρ为待测极性材料的密度；na为阿伏伽德罗常数；为真空中的介电常数；m为待测极性材料的摩尔质量；α1为待测极性材料在待测点第一方向上的极化率；α2为待测极性材料在待测点第二方向上的极化率，两个叉指电极布置方向不平行。
10、优选地，当所述极性材料取向度测量装置具有多组时，多组极性材料取向度测量装置在待测面上均匀布置或阵列布置。
11、优选地，所述极性材料取向度测量装置还包括基底，所述叉指电极设于所述基底上，所述叉指电极的材料为导电材料，所述基底的材料为玻璃、fr4或聚酰亚胺。
12、优选地，两个叉指电极相互垂直。
13、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的一种极性材料取向度快速测量方法及测量系统主要具有以下有益效果：
14、1.本申请申请人发现对于极性材料其介电损耗小，信号集中，所以采用本申请中的极性材料取向度计算模块计算取向度时，只需测量相对介电常数和常规的物性参数即可，无需对时间进行积分，极大的提高了测量速度，可以实现毫秒级别的测量。
15、2.本申请的叉指电极结构简单，单面接触测量聚合物安装方便，基于介电各向异性的测量测量精度高，响应快，进而结合本申请的液晶取向度计算模块可以获得各种液晶取向度的测量，尤其适用于快速响应的电场中液晶的工作状态。
16、3.本申请的快速测量极性材料取向度的单元可以采用阵列布置，进而可以实现整面取向度的测量，极大的提高了测量效率和测量准确性。
17、4.本申请的叉指电极材料和基底材料的熔点明显高于液晶材料的熔点，结构稳定，可以长时间保持均一的稳定性。
18、5.本申请中测量方法步骤简单，基于介电各向异性获得液晶取向度，测量精准，不易受外界环境的影响，结果稳定性高，普适性强。
19、6.本申请中的单元可以安装在表面结构复杂的极性材料结构的内壁，不受极性材料结构几何结构的影响，灵活度高适应性广，同时可以实现极性材料取向度的无损在线检测，且具有高精度，即可以准确测量取向度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种极性材料取向度快速测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的极性材料取向度快速测量方法，其特征在于，所述第一方向和第二方向垂直。
3.根据权利要求1或2所述的极性材料取向度快速测量方法，其特征在于，所述待测极性材料为液晶、碳纤维或碳纳米管。
4.一种极性材料取向度快速测量系统，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的测量系统，其特征在于，当所述极性材料取向度测量装置具有多组时，多组极性材料取向度测量装置在待测面上均匀布置。
6.根据权利要求4所述的测量系统，其特征在于，当所述极性材料取向度测量装置具有多组时，多组极性材料取向度测量装置在待测面上阵列布置。
7.根据权利要求4～6任意一项所述的测量系统，其特征在于，所述极性材料取向度测量装置还包括基底(400)，所述叉指电极(100)设于所述基底(400)上，所述叉指电极(100)的材料为导电材料，所述基底(400)的材料为玻璃、FR4或聚酰亚胺。
8.根据权利要求4所述的测量系统，其特征在于，两个叉指电极(100)相互垂直。
...【技术特征摘要】
1.一种极性材料取向度快速测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的极性材料取向度快速测量方法，其特征在于，所述第一方向和第二方向垂直。
3.根据权利要求1或2所述的极性材料取向度快速测量方法，其特征在于，所述待测极性材料为液晶、碳纤维或碳纳米管。
4.一种极性材料取向度快速测量系统，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的测量系统，其特征在于，当所述极性材料取向度测量装置具有多组时，多组极性材料取向度测量装置在待测面上均匀布置。...
【专利技术属性】
技术研发人员：张云，李茂源，沈关成，周华民，呼骏宇，王明全，李龙辉，周孟源，刘森，陈逸夫，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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