[实用新型]测量电场下固液界面间粘附力的测量装置

说明书

本实用新型公开了一种测量电场下固液界面间粘附力的测量装置，包括：透明塑料操作柜、水平底座、激光传感器、电动位移平台、悬臂梁、高速摄像头、支撑架、电源以及数据控制处理终端。在测量过程中，随着电动位移平台的缓慢移动，由于悬臂梁与液滴的粘附力的作用，悬臂梁发生变形，通过激光传感器记录下实验中悬臂梁变形的具体数值，便可计算出电场下固液之间的粘附力。同时，高速摄像机拍摄整个实验过程，记录液滴的上下表面接触角及接触面积的变化。该测量系统具有操作简单、成本低廉、适用范围广、测量精度高的特点，能很好的满足测量电场下固液界面之间粘附力的要求。

技术领域

本实用新型涉及到一种测量电场下固液界面粘附力的测量装置，具体涉及到利用激光测量悬臂梁的微小变形，通过悬臂梁变形与固液界面行为之间的关系计算出电场下固液界面粘附力。

背景技术

固液界面行为在生产生活中具有极为重要的作用。通过研究固液界面行为，能在航天航空、船舶制造、纺织、建筑、环保等领域实现抗污、抗结冰、抗粘附、自清洁、吸附等功能。因此，研究固液界面行为不仅能促进基础科学的发展，还能对科技水平的提高起到极大的促进作用。随着科学技术的不断发展和市场需求的扩大，主动控制固液界面行为已成为未来的发展趋势和研究热点。前期研究主要通过改变固体或液滴性质以满足需求，如通过改变固液界面行为，使固体表面实现超亲水或超疏水状态以满足要求，属于准静态控制固液界面行为。随着自动化和信息化的发展，动态控制固液界面行为势在必行。通过电压主动控制固液界面行为是各种主动控制方式中应用最为广泛的一种方式。如通过电压控制微流体实现微流体的分离、合并和运输等功能，已在分析化学、生物医学、食品等领域得到广泛应用。然而，随着微流体控制设备集成化、微型化的进一步发展，微观尺度上的固液界面行为变的更加复杂，对系统的稳定性、可靠性产生极大的影响，已成为微流体控制从实验室走向应用的技术瓶颈。因此，深入研究电场下的固液界面行为成了目前研究的热点和难点。

固液界面粘附力是固液界面最主要的作用力，对固液界面行为起到主导作用。目前，微观尺度下的固液界面行为通常使用倾斜板装置和原子力显微镜、表面力仪等科研设备对粘附力进行研究。倾斜板装置主要通过观察液滴在重力的作用下在倾斜板上的运动规律，通过计算得到固液界面粘附力。该方法操作简单，数据直观，但测量精度很低，测试的液滴受各种因素限制，如随着液滴尺寸减小，固液界面粘附力过大，液滴在倾斜板不会发生运动，将导致测试无法完成。因此，当液滴处于微观尺度时，通常采用原子力显微镜、表面力仪等精密仪器对固液界面的粘附力进行测试。这类仪器的原理是通过一个微型探针去接触覆盖有水膜的固体表面，通过探针与固体表面接触和分离时的电信号反映固液界面的粘附行为。这种测量方法得到的数据准确，但数据反应的并不是完全的固液界面行为，而是固-液-固三相之间的一种耦合行为，这与实际工况有较大差异。此外，原子力显微镜、表面力仪等属于精密仪器，对操作人员、试验环境、试验过程、试验样品等都提出了极高的要求，微小的变化因素会造成很大的实验误差。不仅如此，测量电场下的固液界面粘附力需要引入电场力和液相环境，在这个过程中会降低仪器的测试精度及可能造成仪器损坏。因此，亟待开发一种操作便捷、测量精度高、能适用于电场和液相环境的方法和装置，用于精确快速的测量电场下固液界面之间的粘附力。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种测量电场下固液界面间粘附力的测量装置，包括：

透明塑料操作柜；

水平底座，其设置在透明塑料操作柜内；

电动位移平台，其竖直设置在水平底座上；

水平铜板，其设置在水平底座上；所述水平铜板的上方粘接介质上电润湿标准实验样品；其中，在介质上电润湿标准实验样品上滴加液滴；