[发明专利]一种测量超细粉体筏张力的装置及其测量方法

说明书

本发明公开了一种测量超细粉体筏张力的装置及其测量方法，包括水槽、测量机构及移动机构。测量机构包括测力臂、压力传感器及依次与其连接的数据传输模块、数据处理模块，测力臂上端固定在压力传感器上，下端插入水槽内。移动机构包括移动臂、平移台及与其相连接的平移台控制器，移动臂上端固定在平移台上随其移动，下端插入所述水槽内与测力臂相对的一端。测力臂和移动臂插入水槽的一端均不与所述水槽相接触。测量时所述测力臂和移动臂之间水面上铺散有分散超细粉体。本装置不仅可以测量静态超细粉体筏的张力，也可以在超细粉体筏的准静态和动态的面积变化过程中测量张力。

技术领域

本发明属于超细功能材料应用技术领域，具体为一种测量超细粉体筏张力的装置及其测量方法。

背景技术

超细功能材料具体是指超细粉体材料，其直径范围可以从几个纳米到几十微米，其中粒径在1-100纳米的称为纳米粉体；粒径在0.1-1微米粒径的称为亚微米粉体；粒径大于1微米的称为微米粉体。超细粉体由于尺寸效应获得了一些特性：比表面积大、热导性能好、熔点低磁性强、活性好、光吸收好等等。由于这些特性，超细粉体获得了许多应用，其中一个就是可以用来制作粉体筏。

粉体筏是疏水的超细粉体在水的液面上或者疏油的超细粉体在油的液面上形成的单层或者多层的颗粒联合体。由于聚集在水面上像竹筏一样可以支撑微小的物体，所以被称为粉体筏。组成单层粉体筏的超细粉体一部分由于浸润被固定在液面上，另一部分暴露在空气中。多层的粉体筏在液面上还有数层超细粉体。所以它也具有类似超细粉体的性质，例如比表面积大，磁性强、光吸收好等等特性，而且超细粉体筏不仅能在液体表面发挥功能，也可以为不规则的固体表面进行改性。所以超细粉体筏的性质是值得研究的内容，但是国内外对超细粉体筏的性质研究还比较少，在文献Zuo,P.,Liu,J.,&Li,S.(2017).Theload-bearing ability of a particle raft under the transverse compression of aslender rod.Soft matter,13(12),2315-2321中测量了垂直方向上粉体筏的支撑能力。

但能够测量超细粉体筏张力的装置还是空白，所以本发明专利设计了一种测量超细粉体筏的张力的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量超细粉体筏张力的装置，以解决上述背景技术中提出的问题。该装置不仅结构简单，成本低，并且可有效测量超细粉体筏在面积变化前、中、后的张力值。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种测量超细粉体筏张力的装置，包括水槽、测量机构及移动机构，

所述测量机构包括测力臂、压力传感器及依次与其连接的数据传输模块、数据处理模块，所述测力臂上端固定在压力传感器上，下端插入水槽内；

所述移动机构包括移动臂、平移台及与其相连接的平移台控制器，所述移动臂上端固定在平移台上随其移动，下端插入所述水槽内与测力臂相对的一端；

所述测力臂和移动臂的下端插入水槽的时均不与所述水槽相接触，其与水槽内壁间留有空隙，以使所述测力臂下端两侧张力一致；

测量时所述测力臂和移动臂之间水面上铺散有分散超细粉体。

作为上述方案的进一步改进，所述压力传感器下设有支架。

作为上述方案的进一步改进，所述数据处理模块为电脑。

作为上述方案的进一步改进，所述空隙宽度为0.1mm-0.2mm。

作为上述方案的进一步改进，所述平移台为电动平移台，所述电动平移台包括移动模块及与其滑动连接的平台基座，所述移动臂上端与移动模块固定连接。

作为上述方案的进一步改进，所述测力臂与移动臂均为L型力臂。