[發明專利]一種水滴凍結核測量裝置及實驗方法

在審

• 申請號: 201810228320.0
• 申請日: 2018-03-20
• 公開（公告）號: CN108490021A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 陳魁;楚志剛;胡正華;蔣惠;何川;陳景華
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01N25/14
• 分類號: G01N25/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 韓蓮

1.一種水滴凍結核測量裝置，其特征在于，包括冷凝板、納米超疏水性涂層、支撐體、CCD相機以及微型計算機；支撐體設于冷凝板上，支撐體與冷凝板共同形成實驗腔室；支撐體在實驗腔室一側的設有保護氣進口，另一側的設有保護氣出口；納米超疏水性涂層設于冷凝板上并位于冷凝板與支撐板的接觸面上；CCD相機設于支撐體的上端并位于實驗腔室的上端；CCD相機連接于微型計算機，微型計算機能獲取CCD相機中存儲的信息；冷凝板連接于微型計算機，微型計算機能控制冷凝板降溫并獲得溫度數據。

2.根據權利要求1所述的一種水滴凍結核測量裝置，其特征在于，納米超疏水性涂層包括如下重量份的各物質：

聚甲基丙烯酸甲酯 1份

疏水性SiO₂納米粒子 1份

四氫呋喃 98份。

3.根據權利要求2所述的一種水滴凍結核測量裝置，其特征在于，納米超疏水性涂層是采用如下步驟制備而成：對疏水性SiO₂納米粒子預處理：將配比量的聚甲基丙烯酸甲酯與疏水性SiO₂納米粒子混合均勻，得到預處理混合物；溶解混合：將配比量的四氫呋喃與預處理混合物攪拌均勻，并采用超聲波分散處理10min。

4.根據權利要求1所述的一種水滴凍結核測量裝置，其特征在于，納米超疏水性涂層是通過如下方式設于冷凝板上，包括如下步驟：預噴涂，將納米超疏水性涂層噴涂于基板的表面；固化，將噴涂有納米超疏水性涂層的基板置于干燥箱中，于100℃下干燥4h；組裝，自然冷卻基板后，將基板安裝于冷凝板與支撐體接觸的一面。

5.根據權利要求1或4所述的一種水滴凍結核測量裝置，其特征在于，納米超疏水性涂層設于冷凝板上時，能保證水滴與納米超疏水性涂層的靜態接觸角不小于150度。

6.根據權利要求1所述的一種水滴凍結核測量裝置，其特征在于，還包括第一密封圈，第一密封圈設于支撐體與冷凝板之間。

7.根據權利要求1所述的一種水滴凍結核測量裝置，其特征在于，還包括第二密封圈，第二密封圈設于實驗腔室中，并位于CCD相機與支撐體之間。

8.根據權利要求1所述的一種水滴凍結核測量裝置，其特征在于，還包括溫度傳感器，溫度傳感器設于冷凝板的涂層板下方。

9.一種基于權利要求1-8任一所述的水滴凍結核測量裝置的實驗方法，其特征在于，包括如下步驟：

提供水滴，向冷凝板的納米超疏水性涂層上滴一滴水滴，保證水滴能在納米超疏水性涂層上呈球形；

形成實驗腔室，在冷凝板上安裝支撐體與CCD相機，保證實驗腔室處于密閉狀態；

形成保護氛圍，打開保護氣進口與保護氣出口，向保護氣進口通入保護氣體，使得實驗腔室充滿保護氣體，使得實驗腔室中的空氣通過保護氣出口排出；開啟CCD相機操作微型計算機控制冷凝板降溫，通過溫度傳感器，獲得溫度數據；CCD相機捕捉水滴凍結核過程，錄像記錄，輸送微型計算機，微型計算機使用程序分析獲得的數據和圖片資料，獲得冰核形成過程。