[實用新型]一種溫控同步測量液體表面張力和液-固接觸角的裝置

有效

• 申請號: 201922044271.8
• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN211235392U
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 王路生;申愛琴;王文真;李震南;楊景玉;吳勝利
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01N13/02
• 分類號: G01N13/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本實用新型公開了一種溫控同步測量液體表面張力和液?固接觸角的裝置，待測液體盛放箱為頂部敞開的箱體結構，待測液體盛放箱的下部設置于水浴箱中，測力計懸掛與驅動機構的輸出端，驅動機構的輸出端能夠驅動測力計上下移動，待測固體吊片懸掛于測力計的下端，待測固體吊片位于待測液體盛放箱的上方；激光雷達測距掃描儀設置于待測固體吊片的一側，激光雷達測距掃描儀上激光輸出端與待測液體盛放箱中待測液體表面平齊，激光雷達測距掃描儀能夠在待測固體吊片與待測液體接觸時對接觸部位進行掃描。本實用新型具有能夠控制測試溫度、同步測定液體表面張力和液體?固體接觸角、結構簡單、精度高、重復性好、應用范圍廣和成本低的特點。

技術領域

本實用新型屬于化學測量技術領域，具體涉及一種溫控同步測量液體表面張力和液-固接觸角的裝置。

背景技術

潤濕是一種常見的物理現象，但液體對固體的潤濕程度卻受到液體和固體的種類、性質和表面狀況的影響。為表征不同液體對不同固體的潤濕程度和深入的探索液體與固體間的潤濕機理，學者們提出了表面張力和接觸角的概念。測量不同液體的表面張力及液體-固體間接觸角，對于掌握液體-固體間的潤濕性、黏附性、潤滑性和擴散性等特性都十分重要。根據液體-固體間具有不同潤濕程度的特性，現代學科的多個領域如能源、交通、機械、土木、化工、紡織、納米材料、生物、醫學等都開發了相應的工藝和產品。例如，礦物浮選中，氣泡能否成功的捕獲到礦物顆粒取決于懸浮顆粒與液體環境的濕潤能力；石油開采中，利用兩種流體對固壁濕潤特性不同的特性，置換液驅趕油液；超疏水納米結構表面開發；生物醫學方面的人造生物材料浸潤血液能力的研究等。

在公路工程領域，利用表面能理論來評價集料與瀝青間的黏附性大小日益被學者們接受并推崇，而液體的表面張力和液體-固體間的接觸角都是表面能理論中的重要參數。相關研究表明，瀝青路面坑槽、裂縫、局部沉陷、松散等病害都與水損害有關，而水損害的發生源于水分子相比瀝青分子更容易潤濕集料表面，當裹覆瀝青的集料長期處于水環境中，水分子同集料分子相接觸、潤濕，而取代了瀝青的黏附。因此，測定不同液體的表面張力及液體-固體間接觸角可以有效判別和評估液體與固體間的黏附力和表面能的大小，進而對于選取更疏水的集料和更親石的瀝青等都有著重要的工程意義。

目前，測量液體表面張力和液體-固體間接觸角的方法有很多，如毛細管上升法、最大泡壓法、吊環法、吊片法、液滴外形法、滴重或滴體積法、拉脫法、表面光散射法、電磁懸浮法、振蕩射流法、毛細管波法等。其中，液滴外形法因原理較為簡單、結果較為直觀、方法便于掌握，且市場上出售有精密的儀器設備等，受到人們的青睞，但其也具有能測量的液體種類極少、儀器設備昂貴、對液滴外形要求高、防震等級要求高、測試溫度難以控制、無法直接測量表面張力γ和對粘性液體測量乏力等缺陷。為此，許多專利都在此方法的基礎上提出了獨特的改進方法和優化的測試裝置，但大多也是基于圖像拍攝和后期圖像處理的技術獲得液體-固體間接觸角，精度相對較低。同時，基于吊片法研究液體表面張力和液體-固體間接觸角的專利極少，且未見有引入先進的雷達或超聲波測距技術。

基于吊片法測量液體的表面張力和液體-固體間接觸角具有原理簡單、操作簡便、溫度可控、適用于多種溶液、便于計算表面張力γ和對外界條件要求低等優點。過去，吊片法相關的儀器較少，大多依賴于進口設備，且這些設備的價格高昂，完全丟棄了吊片法的優勢。同時，大多設備測量液體-固體間接觸角仍采用圖像拍攝和后期圖像處理的技術獲取，不但測量精度較低，且極為費時、費力。

實用新型內容

為解決現有技術中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種溫控同步測量液體表面張力和液-固接觸角的裝置，該裝置結構簡單、操作方便，能夠同步實現表面張力γ值快速、準確測定，液體-固體間接觸角精確測定，而且無需采集圖像以及對圖像進行后期處理。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：