[发明专利]一种材料表面湿润实验用卡片式示教装置

说明书

本发明公开了一种材料表面湿润实验用卡片式示教装置，示教装置领域。本发明主要包括基板、样品块、支撑组件和光源所形成的卡片式结构，通过对样品块及其上液滴形成投影，以进行湿润程度测量实验。本发明以湿润程度的学习和实验为主，而非测量为主，充分利用实验室已有装置，充分简化实验装置的结构，节省装置成本，便于每个学生操作；可在投影直接测量接触角，便于学生定量理解，有利于综合理湿润程度教学要点，可满足多样品同时观察和测量，可完成复杂的对比实验，可实现压力环境设定；并且还具有便于存放和携带，反复循环使用。

技术领域

本发明涉及到材料表面湿润实验用卡片式示教装置领域，具体为一种基于接触角测量的材料表面湿润度量实验用的卡片式示教装置。

背景技术

接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线，此切线在液体一方的与固-液交界线之间的夹角θ，是衡量该液体对材料表面润湿性能的重要参数。若θ90°，则固体表面是亲水性的，即液体较易润湿固体，其角越小，表示润湿性越好；若θ90°，则固体表面是疏水性的，即液体不容易润湿固体，容易在表面上移动。湿润程度问题与采矿浮选、石油开采、纺织印染、农药加工、感光胶片生产、油漆配方以及防水、洗涤等都有密切关系。因此，在研究学习当中，接触角是需要在具象和抽象两个层面上理解。

目前，固体材料在湿润程度上的实验学习和研究当中，采用的方法是利用市场上专用的接触角测量仪器。虽然，这些仪器已经具体自动化的滴液、对焦和背光调节功能，并且能利用摄像机获取滴液过程视频，以及能利用计算机软件处理软件获得接触角大小。这些接触角测量仪器，通用性强，但价格较高，维护难度大，适合需要精确测量的场合，并且只能由熟悉的教师操作，不能满足每个学生亲自动手操作。

另外，也有部分场景采用老式的手动接触角测量仪器，但这些仪器体积都比较大，且步骤操作烦杂，而仪器的功能均是为了通用材料的接触角测量。学生将花费大量的时间用于操作，而不能利于学生更好在材料湿润程度概念上的直观理解。如验证不同材料的接触角变化，如验证压力的变化对接触角的影响，都需要进行多次操作。

现有技术中公开了一种接触角演示测量教具，专利公开号为CN 103871302A，其主要利用充气气球在通孔当中膨胀过程的形态变化，模拟材料表面液滴的形态变化。在实际应用中，液滴形态变化过程通过视频或者图片即能直观展现，且液滴的形态和其要湿润的材料是有对应关系，单凭形态变换并不能清晰让学生理解接触角、湿润程度、滴液液体和湿润材料之间的关系。

公开于该技术背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种材料表面湿润实验用卡片式示教装置，以教学为目的，且能够直观演示接触角、湿润程度、滴液液体和湿润材料之间的关系的，又能在动手操作和观察层面上理解教学要点的示教装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种材料表面湿润实验用卡片式示教装置，包括：基板，连接于所述基板上侧的样品块，连接于所述基板的发光组件，设置于所述基板下侧的可调节水平度的第一支撑组件；所述发光组件包括光源，所述样品块位于所述光源的光路上，以形成对样品块的投影。

所述样品块由湿润实验所需材料制成，所述样品块相对固定于基板，通过所述第一支撑组件调节基板水平度，进而调解样品块的水平度。光源的产生投射光线，朝向于样品块以及实验时的液滴投射，以形成液滴和样品块接触的正向投影。具体有光源为LED灯。

液滴的产生可以利用实验室常见的滴管，投影可利用纵向布置的实验室挡板等，接触角的测量可以利用实验室常见的量角器在放大的液滴与样品块投影上测量。