[發(fā)明專利]測(cè)量電場(chǎng)下固液界面前進(jìn)/后退角的裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910501030.3
• 申請(qǐng)日: 2019-06-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110132798A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張亞鋒;湯程;吳曉蘭;王永寧;余家欣;何洪途;齊慧敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N13/00
• 分類號(hào): G01N13/00
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11369
• 代理人: 賈曉燕

1.一種測(cè)量電場(chǎng)下固液界面前進(jìn)/后退角的裝置，其特征在于，包括：

塑料透明操作箱；

水平底板，其設(shè)置在塑料透明操作箱內(nèi)；

電動(dòng)位移平臺(tái)，其通過(guò)支撐架連接在水平底板的上方；且所述電動(dòng)位移平臺(tái)的伸縮平臺(tái)朝向所述水平底板；

銅板，其連接在水平底板上；

下極板，其通過(guò)導(dǎo)電凝膠粘結(jié)在銅板上；

導(dǎo)電拉壓桿，其一端連接在電動(dòng)位移平臺(tái)的伸縮平臺(tái)上，另一端通過(guò)導(dǎo)電凝膠粘結(jié)在上極板上，以使所述上極板位于下極板的上方，且所述上極板和下極板形成液滴容納空間；

電源，其設(shè)置在水平底板上，所述電源的正極與不銹鋼拉壓桿連接，負(fù)極與銅板連接；

高速攝像機(jī)，設(shè)置在水平底板上，且所述高速攝像機(jī)的攝像頭對(duì)準(zhǔn)上極板和下極板形成的液滴容納空間。

2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量電場(chǎng)下固液界面前進(jìn)/后退角的裝置，其特征在于，所述下極板包括：硅片、鍍?cè)诠杵系慕^緣層和涂覆于絕緣層上的疏水層。

3.如權(quán)利要求2所述的測(cè)量電場(chǎng)下固液界面前進(jìn)/后退角的裝置，其特征在于，所述絕緣層為200～400nm的SiO₂涂層，所述疏水層為特氟龍層。

4.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量電場(chǎng)下固液界面前進(jìn)/后退角的裝置，其特征在于，所述上極板包括：硅片和涂覆于絕緣層上的疏水層。

5.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量電場(chǎng)下固液界面前進(jìn)/后退角的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電拉壓桿為不銹鋼拉壓桿。

6.一種采用如權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的裝置測(cè)量電場(chǎng)下固液界面前進(jìn)/后退角的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、將待測(cè)固體表面切割后得到極板原料，然后對(duì)極板原料進(jìn)行清洗和干燥處理，采用極板原料制備下極板和上極板；

步驟二、采用導(dǎo)電材料制作成導(dǎo)電拉壓桿，使用導(dǎo)電凝膠將導(dǎo)電拉壓桿的一端粘結(jié)于電動(dòng)位移平臺(tái)的伸縮平臺(tái)上；

步驟三、將上極板通過(guò)導(dǎo)電凝膠粘結(jié)在導(dǎo)電拉壓桿的另一端，將下極板通過(guò)導(dǎo)電凝膠粘接在銅板上，并將銅板安裝于水平底板上，使上極板與拉壓桿、下極板和銅板分別處于導(dǎo)通狀態(tài)，將電源的正極與導(dǎo)電拉壓桿連接，負(fù)極與銅板連接；

步驟四、在銅板表面的下極板上滴加待測(cè)液滴，調(diào)節(jié)電動(dòng)位移平臺(tái)使導(dǎo)電拉壓桿末端的上極板位于液滴正上方約5mm處，開(kāi)啟電源設(shè)定電壓值；

步驟五、開(kāi)啟高速攝像機(jī)記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程，開(kāi)啟電動(dòng)位移平臺(tái)使其按設(shè)定速度運(yùn)動(dòng)，使上極板、下極板與待測(cè)液滴接觸并完成合攏和分離動(dòng)作，從而使待測(cè)液滴完成壓縮和拉伸運(yùn)動(dòng)，使待測(cè)液滴的接觸線發(fā)生向前和向后移動(dòng)；

步驟六、將高速攝像機(jī)采集的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，測(cè)量出液滴在受到壓縮時(shí)和拉伸時(shí)的前進(jìn)角和后退角。

7.如權(quán)利要求6所述的采用裝置測(cè)量電場(chǎng)下固液界面前進(jìn)/后退角的方法，其特征在于，所述步驟一的具體過(guò)程為：將表面鍍有200～400nm的SiO₂涂層的硅片切割為15mm×15mm標(biāo)準(zhǔn)樣品，隨后對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行超聲波清洗5min，用吸水紙吸取表面的水分，將其干燥，保持表面干凈清潔；將清潔后的標(biāo)準(zhǔn)樣品置于臺(tái)式勻膠機(jī)，旋涂特氟龍乳液；臺(tái)式勻膠機(jī)旋涂參數(shù)為：低速500r/min狀態(tài)下旋涂20s；高速3000r/min狀態(tài)下旋涂30s；最后將旋涂過(guò)的實(shí)驗(yàn)樣品放置于200℃烤箱中烘烤2h后待其自然冷卻，得到下極板；

將純硅片樣品表面噴涂疏水液，放置自然干燥，得到上極板；

所述上極板的表面疏水性小于下極板的表面疏水性，即上極板的表面接觸角小于下極板的表面接觸角。

8.如權(quán)利要求6所述的采用裝置測(cè)量電場(chǎng)下固液界面前進(jìn)/后退角的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電拉壓桿的制備方法為：取長(zhǎng)度為80～150mm，外徑為0.5mm，內(nèi)徑為0.25mm的不銹鋼管制成導(dǎo)電拉壓桿。

9.如權(quán)利要求6所述的采用裝置測(cè)量電場(chǎng)下固液界面前進(jìn)/后退角的方法，其特征在于，所述步驟四中，電壓值為0～200V；所述步驟五中，電動(dòng)位移平臺(tái)的移動(dòng)速度為0.01～0.02mm/s。