[實用新型]測量電場下固液界面間粘附力的測量裝置

有效

• 申請號: 201821886299.5
• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN209432679U
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 張亞鋒;湯程;王永寧;吳曉蘭;余家欣
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 賈曉燕

本實用新型公開了一種測量電場下固液界面間粘附力的測量裝置，包括：透明塑料操作柜、水平底座、激光傳感器、電動位移平臺、懸臂梁、高速攝像頭、支撐架、電源以及數據控制處理終端。在測量過程中，隨著電動位移平臺的緩慢移動，由于懸臂梁與液滴的粘附力的作用，懸臂梁發生變形，通過激光傳感器記錄下實驗中懸臂梁變形的具體數值，便可計算出電場下固液之間的粘附力。同時，高速攝像機拍攝整個實驗過程，記錄液滴的上下表面接觸角及接觸面積的變化。該測量系統具有操作簡單、成本低廉、適用范圍廣、測量精度高的特點，能很好的滿足測量電場下固液界面之間粘附力的要求。

技術領域

本實用新型涉及到一種測量電場下固液界面粘附力的測量裝置，具體涉及到利用激光測量懸臂梁的微小變形，通過懸臂梁變形與固液界面行為之間的關系計算出電場下固液界面粘附力。

背景技術

固液界面行為在生產生活中具有極為重要的作用。通過研究固液界面行為，能在航天航空、船舶制造、紡織、建筑、環保等領域實現抗污、抗結冰、抗粘附、自清潔、吸附等功能。因此，研究固液界面行為不僅能促進基礎科學的發展，還能對科技水平的提高起到極大的促進作用。隨著科學技術的不斷發展和市場需求的擴大，主動控制固液界面行為已成為未來的發展趨勢和研究熱點。前期研究主要通過改變固體或液滴性質以滿足需求，如通過改變固液界面行為，使固體表面實現超親水或超疏水狀態以滿足要求，屬于準靜態控制固液界面行為。隨著自動化和信息化的發展，動態控制固液界面行為勢在必行。通過電壓主動控制固液界面行為是各種主動控制方式中應用最為廣泛的一種方式。如通過電壓控制微流體實現微流體的分離、合并和運輸等功能，已在分析化學、生物醫學、食品等領域得到廣泛應用。然而，隨著微流體控制設備集成化、微型化的進一步發展，微觀尺度上的固液界面行為變的更加復雜，對系統的穩定性、可靠性產生極大的影響，已成為微流體控制從實驗室走向應用的技術瓶頸。因此，深入研究電場下的固液界面行為成了目前研究的熱點和難點。

固液界面粘附力是固液界面最主要的作用力，對固液界面行為起到主導作用。目前，微觀尺度下的固液界面行為通常使用傾斜板裝置和原子力顯微鏡、表面力儀等科研設備對粘附力進行研究。傾斜板裝置主要通過觀察液滴在重力的作用下在傾斜板上的運動規律，通過計算得到固液界面粘附力。該方法操作簡單，數據直觀，但測量精度很低，測試的液滴受各種因素限制，如隨著液滴尺寸減小，固液界面粘附力過大，液滴在傾斜板不會發生運動，將導致測試無法完成。因此，當液滴處于微觀尺度時，通常采用原子力顯微鏡、表面力儀等精密儀器對固液界面的粘附力進行測試。這類儀器的原理是通過一個微型探針去接觸覆蓋有水膜的固體表面，通過探針與固體表面接觸和分離時的電信號反映固液界面的粘附行為。這種測量方法得到的數據準確，但數據反應的并不是完全的固液界面行為，而是固-液-固三相之間的一種耦合行為，這與實際工況有較大差異。此外，原子力顯微鏡、表面力儀等屬于精密儀器，對操作人員、試驗環境、試驗過程、試驗樣品等都提出了極高的要求，微小的變化因素會造成很大的實驗誤差。不僅如此，測量電場下的固液界面粘附力需要引入電場力和液相環境，在這個過程中會降低儀器的測試精度及可能造成儀器損壞。因此，亟待開發一種操作便捷、測量精度高、能適用于電場和液相環境的方法和裝置，用于精確快速的測量電場下固液界面之間的粘附力。

實用新型內容

本實用新型的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優點。

為了實現根據本實用新型的這些目的和其它優點，提供了一種測量電場下固液界面間粘附力的測量裝置，包括：

透明塑料操作柜；

水平底座，其設置在透明塑料操作柜內；

電動位移平臺，其豎直設置在水平底座上；

水平銅板，其設置在水平底座上；所述水平銅板的上方粘接介質上電潤濕標準實驗樣品；其中，在介質上電潤濕標準實驗樣品上滴加液滴；