[發明專利]一種測量仿生黏附功能表面自清潔性能的試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201911385481.1
• 申請日: 2019-12-29
• 公開（公告）號: CN111122198B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 安華貞;彭志龍;姚寅;陳少華
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 梁倩;廖輝

本發明公開了一種測量仿生黏附功能表面自清潔性能的試驗裝置及方法，屬于仿生材料力學與功能化表面設計與制備技術領域，該裝置包括：底部基板、水平線性位移臺、一號角度調節機構、二號角度調節機構、L型連接板、豎直線性位移臺、中間連接板、一號拉壓傳感器、L型支撐板、二號拉壓傳感器、樣品臺、承載片、載玻片、載玻片支撐板及豎直支撐板；本發明能夠測量待測樣品的功能表面的自清潔效率，研究不同自清潔循環次數、不同預加載力及不同微尺度運動模式對待測樣品自清潔性能的影響。

技術領域

本發明屬于仿生材料力學與功能化表面設計與制備技術領域，具體涉及一種測量仿生黏附功能表面自清潔性能的試驗裝置及方法。

背景技術

自然界中壁虎等生物不僅具有超強的黏附能力，而且能在沾滿灰塵的表面上自由爬行，表明其黏附系統具有特殊的“自清潔”性能。與大家熟知的荷葉表面自清潔性能不同，壁虎黏附系統的自清潔特性并不需要水的參與。壁虎能將強黏附和自清潔兩個看似矛盾的力學現象完美協調和統一與其足部的微觀結構密切相關。因此，研究并仿生這類具有自清潔性能的黏附功能表面為能重復使用的新型智能黏附材料的設計和制備提供創新思想。

自清潔性能是壁虎等生物在墻壁自由行走和新型智能黏附材料可重復使用的前提，然而，目前對如何測量生物黏附系統及仿生黏附功能表面的自清潔性能缺乏系統研究，尤其缺乏相應的試驗裝置。因此，設計一種能有效測量仿生黏附功能表面自清潔性能的試驗裝置及方法具有很重要的科學意義和應用價值。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種測量仿生黏附功能表面自清潔性能的試驗裝置及方法，能夠測量待測樣品的功能表面的自清潔效率，研究不同自清潔循環次數、不同預加載力及不同微尺度運動模式對待測樣品自清潔性能的影響。

本發明是通過下述技術方案實現的：

一種測量仿生黏附功能表面自清潔性能的試驗裝置，包括：底部基板、水平線性位移臺、一號角度調節機構、二號角度調節機構、L型連接板、豎直線性位移臺、中間連接板、一號拉壓傳感器、L型支撐板、二號拉壓傳感器、樣品臺、承載片、載玻片、載玻片支撐板及豎直支撐板；

所述底部基板固定在減震實驗臺上，水平線性位移臺安裝在底部基板上，并與底部基板滑動配合；令水平線性位移臺的滑塊移動方向為X軸方向，在底部基板上表面所在平面內與X軸垂直的方向為Y軸方向，垂直于底部基板上表面的方向為Z軸方向，即豎直方向；水平線性位移臺用于帶動待測樣品在底部基板上沿X軸直線移動；

所述一號角度調節機構安裝在水平線性位移臺上，二號角度調節機構安裝在一號角度調節機構上表面，所述一號角度調節機構用于帶動待測樣品繞Y軸轉動，所述二號角度調節機構用于帶動待測樣品繞X軸轉動；所述豎直線性位移臺通過L型連接板安裝在二號角度調節機構上表面，豎直線性位移臺上設置有與其滑動配合的滑塊，滑塊的滑動方向為Z軸方向；

所述一號拉壓傳感器通過中間連接板安裝在豎直線性位移臺的滑塊上，二號拉壓傳感器的頂部通過L型支撐板與一號拉壓傳感器相連；二號拉壓傳感器的底部安裝有樣品臺；所述一號拉壓傳感器用于測量待測樣品沿X軸方向的受力；二號拉壓傳感器用于測量待測樣品沿Z軸方向的受力；

所述承載片安裝在樣品臺的下表面，用于安裝待測樣品；所述待測樣品的非黏附面通過粘接或吸附安裝在承載片的下表面，使得待測樣品的黏附面朝下；

所述豎直支撐板固定在底部基板上；載玻片支撐板固定在豎直支撐板上，且載玻片支撐板的上表面與底部基板的上表面平行；載玻片安裝在載玻片支撐板上表面，載玻片與待測樣品的黏附面接觸，通過待測樣品的黏附面承受水平線性位移臺和豎直線性位移臺所提供的不同方向的加載力。

進一步的，還包括高速相機，所述高速相機安裝在外部可移動的三腳架上，并位于載玻片的下方，用于透過透明的載玻片對承載片上的待測樣品進行動態圖像采集。