[發明專利]測量電場下固液界面前進/后退角的裝置及方法

在審

• 申請號: 201910501030.3
• 申請日: 2019-06-11
• 公開（公告）號: CN110132798A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 張亞鋒;湯程;吳曉蘭;王永寧;余家欣;何洪途;齊慧敏
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 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

1.一種測量電場下固液界面前進/后退角的裝置，其特征在于，包括：

塑料透明操作箱；

水平底板，其設置在塑料透明操作箱內；

電動位移平臺，其通過支撐架連接在水平底板的上方；且所述電動位移平臺的伸縮平臺朝向所述水平底板；

銅板，其連接在水平底板上；

下極板，其通過導電凝膠粘結在銅板上；

導電拉壓桿，其一端連接在電動位移平臺的伸縮平臺上，另一端通過導電凝膠粘結在上極板上，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，其設置在水平底板上，所述電源的正極與不銹鋼拉壓桿連接，負極與銅板連接；

高速攝像機，設置在水平底板上，且所述高速攝像機的攝像頭對準上極板和下極板形成的液滴容納空間。

2.如權利要求1所述的測量電場下固液界面前進/后退角的裝置，其特征在于，所述下極板包括：硅片、鍍在硅片上的絕緣層和涂覆于絕緣層上的疏水層。

3.如權利要求2所述的測量電場下固液界面前進/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.如權利要求1所述的測量電場下固液界面前進/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.如權利要求1所述的測量電場下固液界面前進/后退角的裝置，其特征在于，所述導電拉壓桿為不銹鋼拉壓桿。

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

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

步驟二、采用導電材料制作成導電拉壓桿，使用導電凝膠將導電拉壓桿的一端粘結于電動位移平臺的伸縮平臺上；

步驟三、將上極板通過導電凝膠粘結在導電拉壓桿的另一端，將下極板通過導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通狀態，將電源的正極與導電拉壓桿連接，負極與銅板連接；

步驟四、在銅板表面的下極板上滴加待測液滴，調節電動位移平臺使導電拉壓桿末端的上極板位于液滴正上方約5mm處，開啟電源設定電壓值；

步驟五、開啟高速攝像機記錄實驗過程，開啟電動位移平臺使其按設定速度運動，使上極板、下極板與待測液滴接觸并完成合攏和分離動作，從而使待測液滴完成壓縮和拉伸運動，使待測液滴的接觸線發生向前和向后移動；

步驟六、將高速攝像機采集的圖像數據進行處理后，測量出液滴在受到壓縮時和拉伸時的前進角和后退角。

7.如權利要求6所述的采用裝置測量電場下固液界面前進/后退角的方法，其特征在于，所述步驟一的具體過程為：將表面鍍有200～400nm的SiO₂涂層的硅片切割為15mm×15mm標準樣品，隨后對標準樣品進行超聲波清洗5min，用吸水紙吸取表面的水分，將其干燥，保持表面干凈清潔；將清潔后的標準樣品置于臺式勻膠機，旋涂特氟龍乳液；臺式勻膠機旋涂參數為：低速500r/min狀態下旋涂20s；高速3000r/min狀態下旋涂30s；最后將旋涂過的實驗樣品放置于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.如權利要求6所述的采用裝置測量電場下固液界面前進/后退角的方法，其特征在于，所述導電拉壓桿的制備方法為：取長度為80～150mm，外徑為0.5mm，內徑為0.25mm的不銹鋼管制成導電拉壓桿。

9.如權利要求6所述的采用裝置測量電場下固液界面前進/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，電動位移平臺的移動速度為0.01～0.02mm/s。