测试导电材料的方法和装置与流程

背景技术：

1、本发明涉及用于测量导电材料的电特性的装置。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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)。

6、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。

7、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。

8、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。本发明的一个目的是克服这个困难。

9、根据本发明的第一方面，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。根据本发明的第二方面，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。根据本发明的第三方面，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。

10、将参考附图仅通过示例的方式描述本发明的实施例。详细的实施例示出了发明人已知的最佳模式并且为要求保护的发明提供支持。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。

技术实现思路

技术特征：

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：

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：

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：

9.根据权利要求8所述的装置，其中：

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：

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：

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：

17.根据权利要求16所述的方法，还包括以下步骤：将非导电材料膜放置在所述片材的顶部以围绕所述基板形成密封空间；其中：

18.根据权利要求16或17中任一项所述的方法，其中，所述电极放置在所述片材下方，并且所述电极中的每个电极的顶部与所述顶表面的顶部齐平。

19.根据权利要求16或17中任一项所述的方法，其中，所述电极放置在所述片材的顶部。

20.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其中：

21.根据权利要求16至20中任一项所述的方法，其中，所述基板是具有倾斜侧面的平台。

22.根据权利要求17至21中任一项所述的方法，其中，所述基板由底座支撑。

23.根据权利要求17至22中任一项所述的方法，其中：

24.根据权利要求23所述的方法，其中：

25.根据权利要求24所述的方法，还包括将一块透气织物放置在所述凹槽中的步骤。

26.根据权利要求24或25中任一项所述的方法，其中：

27.根据权利要求17至21中任一项所述的方法，其中：

28.根据权利要求17至27中任一项所述的方法，其中，产生真空的所述步骤包括操作真空泵。

29.根据权利要求16至28中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

30.根据权利要求16至29中任一项所述的方法，其中，所述电特性是电阻率。

31.根据权利要求17至30中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

32.一种测量导电材料片材的电特性的方法，包括以下步骤：

33.根据权利要求32所述的方法，还包括以下步骤：

技术总结
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。

技术研发人员：R·伯奈尔
受保护的技术使用者：PRF合成控股有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15