[發明專利]一種不同溫度下液滴接觸角與滾動角測試裝置及測試方法

在審

• 申請號: 202110658699.0
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113504157A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 張東亞;晉祥;白奧;高峰;段繼豪
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01N13/02
• 分類號: G01N13/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王敏強

1.一種不同溫度下液滴接觸角與滾動角測試裝置，其特征在于，包括光學平板(9)，光學平板(9)上設置有顯微鏡頭固定支架(10)，顯微鏡頭固定支架(10)上固定有CCD工業相機(11)，CCD工業相機(11)的鏡頭與顯微鏡頭(1)固連，顯微鏡頭(1)沿中軸線在焦點處設置有溫度場控制模塊(2)，溫度場控制模塊(2)固定于光學平板(9)上的多自由度載物模塊(8)上，溫度場控制模塊(2)頂部設置有微滴管(3)，微滴管(3)固定于滴液架(4)上，光學平板(9)上還設置有光源固定座(7)及PID控制器(12)，光源固定座(7)頂部固定有滴液架固定塊(5)，所述滴液架(4)與滴液架固定塊(5)固定連接，光源固定座(7)與所述溫度場控制模塊(2)相鄰的一面還設置有無影光源(6)，無影光源(6)的設置高度與溫度場控制模塊(2)保持統一水平。

2.根據權利要求1所述的一種不同溫度下液滴接觸角與滾動角測試裝置，其特征在于，所述溫度場控制模塊(2)具體結構為：包括由保溫腔體支撐板(25)和保溫腔體上蓋板(24)共同圍成的立方體空間結構，保溫腔體(27)置于所述立方體空間結構內，保溫腔體支撐板(25)相對兩側分別設置有一對半導體制冷單元(21)，半導體制冷單元(21)與所述PID控制器(12)電性連接，保溫腔體(27)內部底部用于放置試樣(28)，試樣(28)周圍設置有圓環狀的電阻式加熱環(29)，電阻式加熱環(29)與所述PID控制器(12)電性連接，接觸式溫度傳感器(23)一端與試樣(28)接觸，接觸式溫度傳感器(23)另一端通過保溫腔體上蓋板(24)上的滴液孔(22)伸出保溫腔體上蓋板(24)，接觸式溫度傳感器(23)與所述PID控制器(12)電性連接，接觸式溫度傳感器(23)、半導體制冷單元(21)以及電阻式加熱環(29)之間電性連接，保溫腔體支撐板(25)另外兩個側面上還分別設置有觀測窗(26)。

3.根據權利要求2所述的一種不同溫度下液滴接觸角與滾動角測試裝置，其特征在于，所述多自由度載物模塊(8)具體結構為：Y軸千分滑臺(83)通過螺栓連接在X軸千分滑臺(84)之上，XY角度滑臺(82)通過螺栓連接在Y軸千分滑臺(83)之上，載物板(81)則通過沉頭螺釘與XY角度滑臺(82)相連接，載物板(81)上預留有安裝所述保溫腔體支撐板(25)的連接孔。

4.一種不同溫度下液滴接觸角與滾動角測試裝置的測試方法，其特征在于，基于權利要求3所述的一種不同溫度下液滴接觸角與滾動角測試裝置，具體按照以下步驟實施：

步驟1、將待測試樣(28)置于保溫腔體(27)的正中心，然后通過調節Y軸千分滑臺(83)和X軸千分滑臺(84)，使試樣(28)上表面中心位置與顯微鏡頭(1)的中心軸線相重合；

步驟2、啟動半導體制冷單元(21)與接觸式溫度傳感器(23)，設定目標溫度；

步驟3、待接觸式溫度傳感器(23)測定的試樣(28)表面溫度達到目標溫度，將微滴管(3)從上至下的安放在滴液架(4)上；

步驟4、將液滴通過微滴管(3)的容量控制作用定量滴下；

步驟5、微調Y軸千分滑臺(83)、X軸千分滑臺(84)位置及顯微鏡頭(1)焦距，直至能夠清晰的看到試樣(28)上的液滴，且所成像中的試樣(28)上表面積聚成一條線，液滴的邊緣沒有虛影；

步驟6、使用顯微鏡頭(1)及CCD工業相機(11)拍攝此時液滴與試樣(28)表面之間的接觸圖像；

步驟7、緩慢微調XY角度滑臺(82)，當液滴在試樣(28)表面恰巧發生滾動時停止調整，與此同時使用顯微鏡頭(1)及CCD工業相機(11)拍攝此時的液滴與試樣(28)表面之間的接觸圖像；

步驟8、將步驟6和步驟7中所得到的圖像進行處理，得到最終該試樣(28)在目標溫度下的接觸角及滾動角大小。

5.根據權利要求4所述的一種不同溫度下液滴接觸角與滾動角測試裝置的測試方法，其特征在于，所述步驟8具體如下：

將所獲得的圖像導入所述CCD工業相機(11)配套的圖像處理軟件TCapture中，然后使用邊界捕捉功能將角的一邊選定在液滴和試樣(28)表面的接觸線上，將另一邊選定在液滴輪廓線中下半段圓弧的切線上，進而得到最終的接觸角及滾動角大小。