中国科学院深海科学与工程研究所杨阳获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学院深海科学与工程研究所申请的专利一种复合材料固化性能的柔性电导监测系统和方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119936127B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-22发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510422476.2,技术领域涉及:G01N27/04;该发明授权一种复合材料固化性能的柔性电导监测系统和方法是由杨阳;王微;尚琛晶;张博雯;冯浩男设计研发完成,并于2025-04-07向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种复合材料固化性能的柔性电导监测系统和方法在说明书摘要公布了:本申请公开了复合材料固化性能的柔性电导监测系统,涉及海洋复合材料性能监测领域,包括DSC测量装置、柔性传感器、柔性数据处理器、数据传输装置和显示装置;DSC测量装置用于获得固化度和玻璃化转变温度之间的对应关系;柔性传感器包括柔性基底和柔性感应电极,柔性感应电极可跟随柔性基底发生形变,且柔性感应电极用于实时获取固化过程中产生的电导信号;柔性数据处理器获得固化度变化曲线以及玻璃化转变温度变化曲线;数据传输装置将其传输至显示装置。该系统能紧密贴附在任意形状的三维曲面上,实现电导实时无损监测,以原位在线获得固化度和玻璃化转变温度,提高固化性能监测准确性和可靠性。本申请公开的柔性电导监测方法有同样优点。
本发明授权一种复合材料固化性能的柔性电导监测系统和方法在权利要求书中公布了:1.一种复合材料固化性能的柔性电导监测系统,其特征在于,包括DSC测量装置、依次电连接的柔性传感器、柔性数据处理器、数据传输装置和显示装置; 所述DSC测量装置用于获得监测对象的固化度和玻璃化转变温度之间的对应关系; 所述柔性传感器包括柔性基底以及被所述柔性基底五面包裹的柔性感应电极,所述柔性感应电极可跟随所述柔性基底发生形变以使其露出的一面完全贴附于所述监测对象的表面,且所述柔性感应电极用于实时获取所述监测对象在固化过程中产生的电导信号; 所述柔性数据处理器用于根据所述电导信号,获得所述监测对象的固化度变化曲线,并且根据所述固化度和所述对应关系,获得所述监测对象的玻璃化转变温度变化曲线; 所述数据传输装置用于将所述固化度变化曲线和所述玻璃化转变温度变化曲线传输至所述显示装置进行显示; 还包括用于承载所述柔性数据处理器和所述数据传输装置的柔性电路板,且所述柔性电路板和所述柔性传感器电连接在一起之后封装成一个柔性整体; 所述柔性电路板包括聚酰亚胺基底、设置于所述聚酰亚胺基底上的电路图案以及利用所述电路图案电连接且固定于所述聚酰亚胺基底上的电子元器件,所述电子元器件和所述电路图案构成所述柔性数据处理器和所述数据传输装置; 所述柔性电路板和所述柔性传感器之间利用银纳米线进行电连接; 利用聚二甲基硅氧烷溶液固化所述柔性电路板、所述柔性传感器和所述银纳米线以将其封装为一个柔性整体,使所述柔性感应电极露出的一面仍然露在外面; 所述柔性数据处理器为MCU,所述MCU连接有温度传感器; 所述柔性电路板和所述柔性传感器之间利用银纳米线进行电连接的制备步骤如下: 采用磁控溅射技术在柔性电路板的聚酰亚胺基底上沉积一层均匀圆形铜层,构建下电极层; 在所述下电极层表面制备中间电极层,具体运用滴涂法,将银纳米线分散液均匀地滴涂在所述下电极的表面,通过精确控制滴涂时间以及溶液浓度参数,确保银纳米线能够完全且均匀地覆盖所述下电极的表面,形成连续的导电网络,待银纳米线溶液充分干燥后,银纳米线层构成了所述中间电极层; 在干燥后的银纳米线中间电极层上制备上电极层,具体为再次采用磁控溅射技术,沉积一层均匀铜层,将所述中间电极层和所述下电极层完全包裹,形成可适应柔性器件的弯曲和拉伸的三明治式的三层结构,所述上电极层的铜与所述中间电极层的银纳米线以及所述下电极层的铜之间通过原子间的相互作用形成牢固的冶金结合; 利用公式,其中G(T)代表在温度T时的电导值,G0代表在T0情况下的初始电导值,T0代表初始温度,T代表任意时刻温度,K为补偿系数,聚焦于固化后的复合材料,准确测定温度在T0时固化后复合材料的电导率值,然后测定温度为T时固化后复合材料的电导值,通过对比不同温度下的电导数据,初步得知温度对电导的影响趋势,最后,将这些不同温度及其对应的电导值代入表达式,经过精确的数学计算,计算出所述补偿系数K; 利用公式计算固化度,其中为在T0温度下固化开始时检测到的监测对象电导值的对数;则为已经完成固化的样品在T0温度下的电导数值的对数;则代表在T0温度下且固化时间为t时刻检测到的监测对象电导值的对数; 固化度与玻璃化转变温度之间的对应关系为: , 所述玻璃化转变温度的公式如下: , Tgu为处于液态状态下的监测对象的玻璃化转变温度; Tgcmax为固化度最终不再变化时的监测对象的最大玻璃化转变温度; ΔCpu为处于液态状态下的监测对象在玻璃化转变温度下的玻璃态与橡胶态之间的热容差; ΔCpc为固化度最终不再变化时的监测对象在玻璃化转变温度下的玻璃态与橡胶态之间的热容差。
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