[實用新型]一種運行平穩的手動式超疏水表面黏附力測試系統

有效

• 申請號: 202020003207.5
• 申請日: 2020-01-02
• 公開（公告）號: CN211602868U
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 王立新;張碩研;張琳琳
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 張杰;徐瑞豐

本實用新型公開了一種運行平穩的手動式超疏水表面黏附力測試系統，包括測試平臺固定底板，測試平臺平移組件，液滴注射單元安裝架和豎直微動平臺固定板，黏附力測試平臺組件，液滴注射機構以及黏附力測試機構；測試平臺平移組件是由手動調節指紋把手驅動黏附力測試平臺組件在水平方向移動；黏附力測試機構在豎直方向的移動是由微動調節把手驅動。本實用新型專門用于測試高黏附超疏水材料與液滴間的黏附力，具有微牛級測試精度、量程小、測試樣本固定平臺專業、測試過程穩定、無步進電機振動干擾、測試結果準確等優點，能夠解決現有黏附力測試系統因步進電機振動而導致的測試結果準確度低、重復性差等問題。

技術領域

本實用新型屬于力學測試技術，尤其涉及一種用于表征高黏附超疏水表面與液滴間黏附力的微牛級精度、量程小、測試樣本固定平臺專業、運行過程平穩、無步進電機振動干擾、測試結果精確的測試系統及使用方法，能夠解決現有黏附力測試系統因步進電機振動而導致的測試結果準確度低、重復性差等問題。

背景技術

液滴浸潤性是固體表面的重要特征，受荷葉、水黽腿部、蝴蝶翅膀等動植物體表特殊浸潤特性的啟發，學者相繼開展研究并仿生研制出具有特殊浸潤特性的超疏水材料。這些超疏水材料在諸多工程領域和人們的日常生活領域有著極其重要的應用，如自清潔涂層、防霧玻璃、金屬防腐蝕、船艦減阻等。與低黏附超疏水表面相比，一些動植物體表（花生葉片）表現出超疏水的同時，還對水滴呈現較高的黏附力，翻轉任何角度，水滴在這種表面上都不會滾落。高黏附超疏水表面在許多領域具有重要的應用價值，例如可作為“機械手”用于微液滴的無損輸運。對于具有高黏附超疏水材料的仿生研制，需要量化表征仿生原型、制備樣件的黏附特性，即需要進行黏附力測試。這類黏附力的精度處于微牛級，甚至是亞微牛級，要求測試系統不僅具備高精度，還應具有極高的測試過程穩定性、較高測試平臺水平度，因此需要較高的專業性與針對性。目前對于黏附特性的量化表征，多采用高敏感性的微電力學天平來進行，設備成本極高，在測量過程中由于電機的振動使黏附力的測量產生極大的偏差。因此，需要研制一種高精度并且穩定的黏附力測試系統，專門測試超疏水表面與液滴間的黏附力，用于量化表征高黏附超疏水材料的黏附特性。

中國實用新型專利CN102252960A公開了一種測量物體間粘附力的裝置及測試方法，包括待測樣品安裝固定裝置、平衡塊安裝固定裝置、旋轉測速裝置和視頻處理模塊，待測樣品間的粘附力等于其在高速轉動離心力的作用下分離時的離心力，通過高速攝像機可以觀測到待測樣品在離心力的作用下擺脫粘附力進行分離的動態過程。由于在離心旋轉過程中振動的影響，該專利比較適合較大量程、低精度黏附力的測量，對于超疏水材料與液滴間的微牛級、亞微牛級黏附力，該系統不能滿足精度要求；而且隨待測樣品安裝固定裝置高速旋轉的液滴會改變形貌，導致其與超疏水材料間黏附特性測試準確性較差。中國實用新型專利CN105675059A公開了一種多功能仿生微結構表面測試裝置，包括粘附力測試驅動、摩擦力測試桿轉軸、薄膜檢測裝置和顯微鏡裝置等，可以在干燥及濕滑條件下測試仿生微結構化表面的摩擦力、黏附力，其黏附力檢測時裝置運動速度可以達1 μm/s，能夠確保準確測試由測試樣本的微小變形而引起的黏附力。但是，該測試裝置僅能夠測試固體材料之間由存在相對運動趨勢而產生的黏附力、摩擦力等，不能用于液滴與固體材料（超疏水材料）間的黏附力測試。中國實用新型專利201810352124.4公開了一種仿生黏附材料的黏附力測試裝置及其測試方法，測試裝置包括基板、預壓力加載機構、黏附力測試機構和角度調節機構，預壓力加載機構包括U形支架和樣品臺及施力傳感單元，角度調節結構包括L形支架及豎向移動轉接單元、上固定轉接單元和下固定轉接單元，黏附力測試機構包括依次連接的PVC承載片、牽拉線和電機，PVC承載片與待測黏附樣品相連接。本實用新型中采用設置豎/橫向移動轉接單元的方式，使得待測黏附樣品在承受拉力后可進行不同剝離角度下的黏附性能測試，所設置的機械機構比較適合聚合物基陣列黏附材料、碳納米管陣列黏附材料等固體材料間黏附力的測試，不適合測試液滴與固體材料（超疏水材料）間的黏附力測試。