[發明專利]一種通過彈性懸臂梁控制液滴撞后運動軌跡的方法

有效

• 申請號: 202010888965.4
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111999033B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 王順;宋美榮;謝黎霞;李偉;黃艷杰;魏民;鄭先福;段虎
• 申請（專利權）人: 河南農業大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G09B23/08
• 代理公司: 鄭州博派知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 41137
• 代理人: 榮永輝

1.一種通過彈性懸臂梁控制液滴撞后運動軌跡的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、彈性材料選擇：選擇可彎曲并有回彈性、薄膜型的彈性材料，彈性模量范圍為122-1680Mpa；

步驟二、彈性材料表面處理：通過對彈性材料進行表面粗糙度構筑和表面修飾，得到表面具有超疏水性能的彈性材料；

步驟三、實驗裝置構建：將步驟二所得到的表面具有超疏水性能的彈性材料一端固定在玻璃片上，另一端懸空，之后將玻璃片連同彈性材料通過夾具固定在一個角度調節器上，再將角度調節器放置在三維平臺上，得到傾斜角度可調的彈性懸臂梁基底；注射器位于彈性懸臂梁上方，調節光源和高速攝像機的位置，使得高速攝像機能夠清晰拍攝液滴撞擊彈性懸臂梁及液滴撞后運動軌跡的全過程；

步驟四、液滴撞擊：控制室內溫度、壓強，將注射器夾在注射泵上，調節彈性懸臂梁傾斜角度，控制液滴高度和液滴撞擊彈性懸臂梁的位置，開啟高速攝像機，拍攝液滴從開始撞擊彈性懸臂梁表面前到最后彈落出界面的過程；

步驟五、撞擊過程和撞后行為分析：分解高速攝像機拍攝的視頻，總結液滴撞擊彈性懸臂梁的接觸時間、接觸線、以及撞后液滴運動軌跡的變化，分別對不同撞擊速度、不同撞擊位置、不同懸臂梁傾斜角度條件下的撞后運動軌跡進行擬合，得到撞后液滴運動軌跡方程：y=ax²+bx+c，其中a、b、c為相應的擬合系數，（x, y）是以懸臂梁固定端為零點的某時刻液滴的位置坐標。

2.根據權利要求1所述的通過彈性懸臂梁控制液滴撞后運動軌跡的方法，其特征在于，所述液滴包括水滴、無機鹽水溶液的液滴、離子液體的液滴或含少量表面活性劑和聚合物的水溶液液滴，其表面張力大于60 mN/m。

3.根據權利要求1所述的通過彈性懸臂梁控制液滴撞后運動軌跡的方法，其特征在于，步驟一中所述彈性材料為尼龍布、紙片、聚四氟乙烯彈性薄膜、聚二甲基硅氧烷彈性薄膜中的一種。

4.根據權利要求1所述的通過彈性懸臂梁控制液滴撞后運動軌跡的方法，其特征在于，步驟二中所述表面具有超疏水性能的彈性材料表面接觸角大于140^o。

5.根據權利要求1所述的通過彈性懸臂梁控制液滴撞后運動軌跡的方法，其特征在于，步驟二中對彈性材料進行表面粗糙度構筑和表面修飾具體為采用二氧化硅溶液、正己烷溶液、氟硅烷溶液中的一種對選取的彈性材料進行修飾或涂敷。

6.根據權利要求1所述的通過彈性懸臂梁控制液滴撞后運動軌跡的方法，其特征在于，步驟四中通過控制液滴高度調控液滴撞擊彈性懸臂梁的速度。

7.根據權利要求1~6任一項所述的通過彈性懸臂梁控制液滴撞后運動軌跡的方法，其特征在于，應用于智能傳感器、定向打靶、柔性機器人和能量收集領域。