2020102826774一种网络弹性结构水凝胶渗透压调节拉伸装置与测试方法.pdf

(19)国家知识产权局

(12)发明专利

(10)授权公告号CN111458222B
(45)授权公告日2023.02.28
(21)申请号202010282677.4(56)对比文件
(22)申请日2020.04.12CN105928761A,2016.09.07
CN106323772A,2017.01.11
(65)同一申请的已公布的文献号CN108195675A,2018.06.22
申请公布号CN111458222AJP2006214729A,2006.08.17
(43)申请公布日2020.07.28审查员黄艳

(73)专利权人北京工业大学
地址100124北京市朝阳区平乐园100号
(72)发明人杨庆生李涛刘文斌刘夏
(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理
有限公司11203
专利代理师沈波
(51)Int.Cl.
G01N3/08(2006.01)
G01N3/04(2006.01)
G01N3/62(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页
(54)发明名称
一种网络弹性结构水凝胶渗透压调节拉伸
装置与测试方法
(57)摘要
本发明公开了一种网络弹性结构水凝胶渗
透压调节拉伸装置与测试方法，包含拉伸机、销、
连接装置、旋钮、夹具外壳、弹簧、硬质夹板、出水
口、开放网络结构弹性体夹板、渗透压传感器、入
水口、拉力传感器、水发生装置、PID调节分析模
块。拉伸机通过夹具向水凝胶样品施加载荷，完
成拉力‑拉伸位移的力学性能曲线测试。本发明
通过渗透压传感器和水发生装置可防止含水凝
胶试件在夹持部分由于外力作用产生的局部水
分重分布现象，减轻其导致的试件局部应力集
中；通过采用由开放网络结构材料制备拉伸夹
板，使得凝胶不易出现局部损伤，使得水凝胶在
拉伸时不在加持部位断裂，保证可以得到准确的
拉伸长度。
CN111458222B
CN111458222B权利要求书1/1页

1.一种开放网络结构弹性体水凝胶渗透压调节拉伸装置，其特征在于，连接装置（3）一
端通过销（2）与拉伸机（1）主轴相连，另一端通过螺纹配合与旋钮（4）和夹具外壳（5）相连；
硬质夹板（7）通过自身卡口与连接装置（3）相配合；开放网络结构弹性体夹板（9）通过粘结
剂与硬质夹板（7）紧密粘合；水发生装置（13）通过导线与渗透压传感器（10）相连，渗透压传
感器（10）则镶嵌于开放网络结构弹性体夹板（9）内部；出水口（8）、进水口（11）分别位于开
放网络结构弹性体夹板（9）的上下两端，并通过导管与水发生装置（13）连接，通过渗透压传
感器（10）检测开放网络结构弹性体夹板（9）的水含量，将水发生装置（13）内部水分补充至
开放网络结构弹性体夹板（9）内部；下部的拉伸夹具与上部相同；拉力传感器（12）通过螺纹
配合下部拉伸夹具连接；拉力传感器（12）置于拉伸机（1）的工作台上，并通过导线与PID调
节分析模块（14）连接；
上拉伸夹具与下拉伸夹具的开放网络结构弹性体夹板（9）是由存在开放网络结构的弹
性材料所制备而成。
2.根据权利要求1所述的一种开放网络结构弹性体水凝胶渗透压调节拉伸装置，其特
征在于：应用渗透压传感器（10）和水发生装置（13），防止水凝胶夹持部位因受到挤压导致
水凝胶夹持部位水分重分布，减轻水凝胶夹持部位的应力集中，使拉伸试验产生误差进行
修正。
3.利用权利要求1所述开放网络结构弹性体水凝胶渗透压调节拉伸装置进行的测试方
法，其特征在于：该测试方法的具体步骤如下：
步骤1：搭建装配开放网络结构弹性体水凝胶渗透压调节拉伸装置；拉伸前应该先测量
试件渗透压，用于测量过程中的渗透压校准；
步骤2：准备水凝胶拉伸试样，将试样加持于上、下拉伸夹具中间，保证试样处于竖直状
态，同时应用渗透压传感器（10）、水发生装置（13）防止在低拉伸速率下，水凝胶水分重分布
现象导致的化学力学耦合集中现象的发生；
步骤3：接下来对水凝胶试样进行拉伸实验，记录拉力传感器（12）的拉力随时间变化的
曲线图，然后以其为依据，做出水凝胶应力应变曲线。

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CN111458222B说明书1/3页

一种网络弹性结构水凝胶渗透压调节拉伸装置与测试方法

技术领域
[0001]本发明涉及一种开放网络结构弹性体水凝胶渗透压调节拉伸装置与化学‑力学耦
合拉伸测试方法，属于实验力学与水凝胶材料多场耦合测试技术领域，尤其涉及一种开放
网络结构弹性体水凝胶渗透压调节拉伸装置与化学‑力学耦合拉伸测试方法。

背景技术
[0002]水凝胶是一种软材料，通常由亲水性、交联性的聚合物组成三维网络结构，借由这
种结构及聚合物特性，水凝胶可以吸收外界的大量水分。由于水凝胶的多功能性、仿生物结
构和可调机械性能使其成为具有应用价值的软性生物材料，使其在工业用品、生