测量电场下固液界面间粘附力的测量装置及测量方法

专利主权项内容

1.一种测量电场下固液界面间粘附力的测量装置，其特征在于，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；L型悬臂梁，其一端连接在电动位移平台的滑移块上，另一端竖直朝向介质上电润湿标准实验样品且通过电动位移平台的移动使L型悬臂梁的竖直端与液滴的上端接触；激光传感器，其通过支撑架竖直设置在介质上电润湿标准实验样品的正上方且与L型悬臂梁的竖直端对齐设置以拍摄L型悬臂梁的位移情况；高速摄像头，其设置在水平底座上，且所述高速摄像头位于介质上电润湿标准实验样品的侧面以拍摄液滴与L型悬臂梁的竖直端的接触情况；电源，其设置在水平底座上，所述电源的正极通过导线Ⅰ与L型悬臂梁电连接，电源的负极通过导线Ⅱ与水平铜板电连接；数据控制处理终端，其位于透明塑料操作柜的外部，所述数据控制处理终端分别与电动位移平台、激光传感器和高速摄像头电通信连接；所述介质上电润湿标准实验样品采用导电凝胶粘接在水平铜板的上方；所述L型悬臂梁为L型纯铜管，其外径为0.5 mm，内径为0.25 mm；所述L型悬臂梁的一端通过导电凝胶连接在电动位移平台的滑移块上；所述支撑架包括结构相同且垂直连接的竖向支撑架和水平支撑架；所述支撑架的结构包括：平行设置的固定端Ⅰ和固定端Ⅱ，其通过两根平行的直线导轨连接；滑移块，其滑动连接在两根平行的直线导轨上；滚珠丝杠，其依次与固定端Ⅰ、滑移块和固定端Ⅱ螺纹转动连接；其中，所述竖向支撑架的固定端Ⅰ连接在水平底座上，所述水平支撑架的固定端Ⅰ连接在竖向支撑架的滑移块上；所述激光传感器连接在水平支撑架的滑移块上；所述电动位移平台通过位移平台数据输出端口与数据控制处理终端电通信连接；所述激光传感器通过激光数据输出端口与数据控制处理终端电通信连接；所述高速摄像头通过图像数据输出端口与数据控制处理终端电通信连接；所述测量电场下固液界面间粘附力的测量装置测量电场下固液界面间粘附力的方法，包括以下步骤：步骤一、使用移液器将液滴添加到介质上电润湿标准实验样品表面；步骤二、开启激光传感器，调整水平支撑架的滑移块位置，将激光束聚焦在L型悬臂梁的竖直端，并开启电动位移平台，调节电动位移平台的滑移块使L型悬臂梁的竖直端的末端与液滴上端相接触；然后将当前位置设置为激光传感器和电动位移平台的零点位置；步骤三、开启电源，设置电压值；同时开启激光传感器和高速摄像头记录下整个实验过程；开启电动位移平台按设定速度运动，使L型悬臂梁和待测液滴发生相对运动，当液滴完全脱离介质上电润湿标准实验样品表面时停止电动位移平台的运动；通过数据控制处理终端导出整个实验过程中激光传感器所记录下的L型悬臂梁随时间位移的变化情况；步骤四、将L型悬臂梁的外径与内径值带入如下公式中：公式中为L型悬臂梁外径，为L型悬臂梁内径，得到惯性矩；DdI步骤五、将步骤三L型悬臂梁的位移变化值与步骤四的惯性矩带入如下公式中，计算粘附力的大小：公式中为粘附力；为L型悬臂梁弹性模量；为L型悬臂梁惯性矩；为L型悬臂梁的长度；为L型悬臂梁的线位移，即位移变化值；FEIL所述L型悬臂梁的制备方法为：取长度为190 mm，外径为0.5 mm，内径为0.25 mm的纯铜管，将其弯折成90°形成100 mm和90 mm两部分制成L型悬臂梁；所述液滴的体积为8~12；所述步骤三中，电压值为80~120V，电动位移平台的速度为0.01~0.02mm/s。uL