本實用新型專利技術公開了一種測量液體在固體表面的前進接觸角、后退接觸角以及滯留力的裝置。它包括底座（1），底座（1）內設有移動平臺（2），移動平臺（2）上方設有機架（3），機架（3）內設有電機（4），電機（4）經傳動帶（5）連接有旋轉軸（6），旋轉軸（6）下方設有位置觸發開關（7），旋轉軸（6）上方設有旋轉平臺（8），旋轉平臺（8）上設有壓緊塊（9）；所述底座（1）的兩側設有立柱（10），一側的立柱（10）上設有攝像機（11），另一側的立柱（10）上設有背景光源（12），旋轉平臺（8）設置在攝像機（11）鏡頭和背景光源（12）之間；所述的位置觸發開關（7）連接有控制電路板（13），控制電路板（13）與攝像機（11）相連。
【技術實現步驟摘要】
本技術涉及測量液體在固體表面的液/流/固-界面參數的裝置，特別是測量 液體在固體表面的前進接觸角、后退接觸角、潤濕性、附著力(adhesive force)和滯留力 (retention/retentive force)等液/流/固-界面參數的測量裝置。
技術介紹
液體在固體表面的潤濕性、接觸角及其滯后程度（contact angle hysteresis， CAH)以及液滴在固體表面的附著(adhesion)和滯留（retention)現象是重要的液/流/固-界面參數，涉及基礎理論研究和實際應用的許多方面（Geo Mercer et al.，Process Driven Models for Spray Retention by Plants. In Wake, G. (Ed.) Proceedings of the 2006 Mathematics-In-Industry Study Group, 30 January - 3 February 2006, New Zealand, Auckland)，如農藥在植物葉子表面的噴灑，蒸汽(水汽)在葉片/機翼表面的 冷凝，車窗玻璃表面的水珠聚集/滯留等。而液滴在固體表面的滯留力或保持力 (retent ion/retent ive force)在這些現象和過程中均起著相當關鍵的作用，而滯留力又 與液滴在固體表面的前進接觸角和后退接觸角以及液滴在(傾斜）固體表面的形狀緊密相 關。測量液滴在固體表面的接觸角，尤其是前進/后退接觸角也是衡量/表征液體在固體表 面的潤濕性的重要和目前最常用的手段。通過把一定體積的液滴置于一固體表面，然后不 斷地傾斜固體表面，同時觀測和測量該液滴的形狀和其在固體表面的位置的變化，在一定 的條件下可以從同一液滴獲得靜態接觸角、前進接觸角、后退接觸角、和液滴開始發生滑動 (或滾動）的最低表面傾斜角度，從而獲得液滴在固體表面的接觸角滯后程度(CAH)和滯留 力。這樣的測量方法稱為傾斜臺方法(tilting stage method)，可以通過傾斜整體接觸角 測量儀或其部分組件(如只傾斜放置固體表面的樣品臺）來實現。這一測量方法的缺陷主要 表現在：（a)整體接觸角測量儀傾斜法非常笨重，不但需要實現體積龐大、結構復雜的整套 設備的傾斜，而且在傾斜狀態下，有些部件(如加液裝置)無法正常工作；（b)不管是整體接 觸角測量儀傾斜法還是部分組件傾斜法，都無法保證液滴在傾斜過程中一定會發生滑動 (或滾動），也無法保證液滴的上、下端三相接觸點發生移動。前者意味著不能保證測量獲得 起始滑動/滾動傾斜角，后者意味著無法測量得到前進或后退接觸角；（c)傾斜臺法的另一 個缺陷在于測量得到的起始滑動/滾動傾斜角往往難以重復，這其中的部分原因在于許多 可能的、關聯的影響因素在這一測量過程中無法得到獨立、準確的控制。比如在傾斜過程中 無法保持液滴對固體表面的正壓力的恒定，而后者可能會影響液滴在固體表面的滯留力， 從而影響起始滑動/滾動傾斜角。（d)傾斜臺法的最大驅動液滴發生滑動(或滾動）的力是液 滴所受到的自身重力（當傾斜角為90度時），如果液滴在此力作用下還不能發生相應的運 動，就無法實現相應的參量的測量，如前進/后退接觸角、起始滑動/滾動傾斜角等。許多接 觸角不是很大，或雖然接觸角大但接觸角滯后程度(CAH)同樣也大的體系就無法通過傾斜 臺法來獲得相應的參數。雖然可以通過不斷地增加液滴的體積來部分地影響這一過程(增 加液滴自身的重力），但這同時也改變了液滴與固體表面的接觸面積，另外也受到很大的限 制，不是對如何體系都可以通過這一手段達到相應的目的。 當前另一種測量液體在固體表面的前進接觸角和后退接觸角的通用方法是采用 液滴體積增、減法，也就是通過緩慢地增加或減少液滴的體積迫使其三相接觸線發生移動 來測量移動發生前一瞬間的接觸角的方法。這一方法一般也只對接觸角較大的體系才適 用，而且在實際操作過程中也時常伴隨著種種問題(如液滴呈現嚴重不對稱性）；另外在測 量后退接觸角時浸埋在液滴中的毛細管的潤濕性將對測量結果產生影響，導致這一數值的 重復性往往不好。
技術實現思路
本技術的目的在于，提供一種測量液體在固體表面的前進接觸角、后退接觸 角以及滯留力的裝置。本技術具有結構簡單、操作方便、測量范圍廣、測量準確度高、可 重復性好的特點。 本技術的技術方案：一種測量液體在固體表面的前進接觸角、后退接觸角以 及滯留力的裝置，包括底座，底座內設有移動平臺，移動平臺上方設有機架，機架內設有電 機，電機經傳動帶連接有旋轉軸，旋轉軸下方設有位置觸發開關，旋轉軸上方設有旋轉平 臺，旋轉平臺上設有壓緊塊;所述底座的兩側設有立柱，一側的立柱上設有攝像機，另一側 的立柱上設有背景光源，旋轉平臺設置在攝像機鏡頭和背景光源之間；所述的位置觸發開 關連接有控制電路板，控制電路板與攝像機相連。 上述的測量液體在固體表面的前進接觸角、后退接觸角以及滯留力的裝置中，所 述的位置觸發開關為固定在旋轉軸上的旋轉編碼器，旋轉編碼器與控制電路板相連。 前述的測量液體在固體表面的前進接觸角、后退接觸角以及滯留力的裝置中，所 述的電機為步進電機，且所述的位置觸發開關包括固定在旋轉軸上的遮光盤，遮光盤的對 應位置固定有光電傳感器;所述的光電傳感器經線路與控制電路板相連。 前述的測量液體在固體表面的前進接觸角、后退接觸角以及滯留力的裝置中，所 述的移動平臺包括固定在底座上的垂直移動平臺，垂直移動平臺上設有水平移動平臺，機 架設置在水平移動平臺上。 前述的測量液體在固體表面的前進接觸角、后退接觸角以及滯留力的裝置中，所 述的控制電路板經RS232或RS485通訊電纜連接有控制計算機。 前述的測量液體在固體表面的前進接觸角、后退接觸角以及滯留力的裝置中，所 述的立柱與攝像機之間還設置有焦距調節平臺。 前述的測量液體在固體表面的前進接觸角、后退接觸角以及滯留力的裝置中，所 述的旋轉平臺表面設有同心圓弧刻度。 前述的測量液體在固體表面的前進接觸角、后退接觸角以及滯留力的裝置中，所 述的旋轉平臺為十字狀，旋轉平臺的外側設有傾斜葉片，傾斜葉片與旋轉平臺鉸接，且鉸接 處設置有棘輪。 與現有技術相比，本技術通過攝像機抓拍處于旋轉離心力作用下的固體表面 上的液滴圖像，根據攝像機抓拍到的液滴圖像計算液滴在該固定試樣表面的前進接觸角、 后退接觸角以及滯留力等表征液/流/固-相潤濕特征的重要參數。與目前常用的傾斜臺法 和液滴體積增減法相比，本技術相對簡單，操作更為方便，應用范圍擴展到幾乎所有的 體系，測量準確度和可重復性高，為這一領域的研究和測量提供一嶄新、優越的替代測量手 段。而且本技術能方便地被整合到普通的光學接觸角測量儀上，完成傳統的傾斜臺測 量法和液滴體積增減法無法完成的多種測量。此外，本技術可以在許多科學研究、產品 改良/開發以及工業生產過程等領域，測量有關液/流/固-界面潤濕的基本和重要的表征參 數。【附圖說明】圖1是實施例1的測量裝置的結構示當前第1頁1 2 3 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
測量液體在固體表面的前進接觸角、后退接觸角以及滯留力的裝置，其特征在于：包括底座（1），底座（1）內設有移動平臺（2），移動平臺（2）上方設有機架（3），機架（3）內設有電機（4），電機（4）經傳動帶（5）連接有旋轉軸（6），旋轉軸（6）下方設有位置觸發開關（7），旋轉軸（6）上方設有旋轉平臺（8），旋轉平臺（8）上設有壓緊塊（9）；所述底座（1）的兩側設有立柱（10），一側的立柱（10）上設有攝像機（11），另一側的立柱（10）上設有背景光源（12），旋轉平臺（8）設置在攝像機（11）鏡頭和背景光源（12）之間；所述的位置觸發開關（7）連接有控制電路板（13），控制電路板（13）與攝像機（11）相連。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：宋碧海，宋少佩，
申請(專利權)人：寧波新邊界科學儀器有限公司，
類型：新型
國別省市：浙江;33
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