[发明专利]一种液滴表面张力测试方法

摘要

本发明涉及新材料研发领域，一种液滴表面张力测试方法，液滴表面张力测试装置包括旋转马达、旋转盘、支撑台、两根固定杆、摄像机、光源、计算机、金属环、待测液滴、电流源、电缆和电刷，旋转马达可调速，基于旋转测量方法，通过测量旋转液滴的平均曲率的方法来计算液体表面张力，适用于高表面张力及高粘度的液体，能够精确确定液滴表面张力，能够对高表面张力或高粘度的液体进行高精度的表面张力测量，成本较低，测量所需的样品量小，并能够对加热的液滴进行测量，通过测量旋转液滴的平均曲率的方法来计算液体表面张力，仅需剂量在微升量级的液体样品，适用于高表面张力及高粘度的液体，且具有加热功能，能够对融化的玻璃等进行高温测量。

主权项

1.一种液滴表面张力测试方法，液滴表面张力测试装置包括旋转马达(1)、旋转盘(2)、支撑台(3)、两根固定杆(4)、摄像机(5)、光源(6)、计算机(7)、金属环(8)、待测液滴(9)、电流源、电缆和电刷，xyz为三维坐标系，旋转马达(1)可调速，旋转盘(2)为圆盘且包括正面、后面和侧面，侧面一周具有两个环形电极，两个环形电极分别与电流源的正极和负极通过电缆、电刷连接，旋转盘(2)的后面同轴连接于旋转马达(1)，旋转盘(2)的正面的边缘处固定有支撑台(3)，旋转马达(1)能够带动旋转盘(2)在xy平面内旋转，两根固定杆(4)互相平行地安装于支撑台(3)上，并使两根固定杆(4)与旋转盘(2)平行，两根固定杆(4)通过支撑台(3)分别与旋转盘(2)侧面的两个环形电极导通，金属环(8)两端分别与两根固定杆(4)的上端连接并导通，金属环(8)由直径为0.2毫米的金属双股线绕制而成，金属环(8)中吸附有待测液滴(9)，电流源能够对金属环(8)通电流，使得金属环(8)产热并使待测液滴(9)升温；摄像机(5)、光源(6)和计算机(7)均位于旋转盘(2)的正面一侧，摄像机(5)和光源(6)均电缆连接计算机(7)，使得摄像机(5)能够对支撑台(3)上的金属环(8)及待测液滴(9)成像，并将成像的信息输入至计算机(7)；旋转盘(2)的半径为30毫米；金属环(8)的直径为1.3毫米，其特征是：所述一种液滴表面张力测试方法测量的步骤为：步骤一，采用实验室用移液器将5微升待测液体转移至金属环(8)中以形成待测液滴(9)，待测液体的密度ρ为已知；步骤二，调节摄像机(5)位置，使其能够对金属环(8)及待测液滴(9)成像；步骤三，开启旋转马达(1)，使得旋转盘(2)绕其中心轴在xy平面内产生旋转，从而待测液滴(9)绕旋转盘(2)中心轴在xy平面内旋转，旋转马达(1)的旋转速度为ω₀；步骤四，摄像机(5)采集待测液滴(9)的成像信息并输入至计算机(7)，选择并分析待测液滴(9)在每个旋转周期中位于旋转盘(2)最下侧时的成像信息，通过分析所述成像信息，得到待测液滴(9)表面平均曲率及其变化；步骤五，调节旋转马达(1)的转速，分别在旋转马达(1)的旋转速度为ω₀、1.2ω₀、1.5ω₀、1.8ω₀和2.0ω₀的条件下重复步骤三和步骤四；步骤六，根据步骤五得到不同旋转马达(1)转速值下的待测液滴(9)表面平均曲率的变化率ΔH/h，ΔH表示待测液滴上任意两个高度相差h的点的平均曲率的差值；步骤七，将步骤六中数据绘制成图，纵坐标为待测液滴(9)表面平均曲率的变化率ΔH/h，横坐标为分别在旋转盘(2)的不同转速条件下测得的待测液滴(9)的加速度g^/与h的乘积g^/h，并进行线性拟合，斜率的拟合值为ρ/2σ，最终计算得到待测液滴(9)的表面张力σ。