CN108398202A - 一种测量超细粉体筏张力的装置及其测量方法 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

一种测量超细粉体筏张力的装置及其测量方法
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。
一种测量超细粉体筏张力的方法，该方法应用于上述任一技术方案所述的一种测量超细粉体筏张力的装置,包括以下步骤：
步骤S1、将测力臂和移动臂分别插入水槽的两端，并使测力臂及移动臂不与所述水槽相接触；
步骤S2、在水槽中装满水，直到液面与水槽上沿水平，此时所述测力臂左右两侧都是水面，处于平衡状态，数据处理模块显示的力值为零；
步骤S3、在水槽中的测力臂和移动臂之间铺散分散超细粉体，此时测力臂与水面接触的部分一面是水，一面是超细粉体筏，处于不平衡状态；
步骤S4、通过压力传感器，经数据传输模块和数据处理模块读取铺散分散超细粉体前后所述测力臂张力，因为水的表面张力根据温度而定是常量，且水表面张力大于超细粉体筏表面张力，故铺散分散超细粉体之后水的表面张力减去所述数据处理模块显示的张力值为所述超细粉体筏静态的张力。
作为上述技术方案的改进，所述方法还包括以下步骤：
步骤S5、通过所述平移台控制器操控平移台，使移动臂运动，以改变超细粉体筏的面积；
步骤S6、通过压力传感器和数据传输模块和数据处理模块读取超细粉体筏移动后的张力，改变超细粉体筏的面积之后水的表面张力减去所述数据处理模块显示的张力值为所述超细粉体筏面积变化后的静态张力。
本发明带来的有益效果有：
本发明专利设计的测量超细粉体筏张力的装置结构简单，成本低廉，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。从而解决测量超细粉体筏性质的问题。
附图说明
图1为发明一种测量超细粉体筏张力的装置结构示意图。
图中：1-水槽、21-测力臂、22-压力传感器、23-支架、24-数据传输模块、25-电脑、31-移动臂、32-电动平移台、33-平移台控制器、34-移动模块、35-平台基座。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明申请的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
请参阅图1，一种测量超细粉体筏张力的装置，包括水槽1、测量机构及移动机构。水槽1为长方形，测量机构包括L型测力臂21、压力传感器22及依次与其连接的数据传输模块24、电脑25，压力传感器22下设有支架23，将压力传感器22，传感器支架23，数据传输模块24和电脑25连接后安装在水槽1的左侧。测力臂21上端固定在压力传感器22上，下端插入水槽1左侧。
移动机构包括L型移动臂31、电动平移台32及与其相连接的平移台控制器33，电动平移台32包括移动模块34及与其滑动连接的平台基座35，移动臂31上端固定在移动模块34上随其移动，下端插入水槽1右侧。
测力臂21和移动臂31的下端插入水槽1时均不与水槽1相接触，其与水槽1内壁间留有0.1mm空隙，以使所述测力臂21下端两侧张力一致。测量时测力臂21和移动臂31之间水面上铺散有分散超细粉体。
实施例2
一种纳米二氧化硅超细粉体的张力测量方法，该测量方法应用于实施例1中测量超细粉体筏张力的装置，其包括以下步骤：
步骤S1、将测力臂21和移动臂31分别插入水槽1的两端，并使测力臂21及移动臂31不与所述水槽1相接触，其与水槽1内壁均留有0.1mm空隙，在装配后测力臂21和移动臂31可以在水槽1内保持无摩擦力的状态。
步骤S2、在水槽1中装满水，直到液面与水槽1上沿水平，此时测力臂21左右两侧都是水面，处于平衡状态，测力的值为零。
步骤S3、在水槽1中的测力臂21和移动臂31之间铺散纳米二氧化硅超细粉体。
步骤S4、此时测力臂21与水面接触的部分一面是水，一面是纳米二氧化硅超细粉体筏，所以导致不平衡。因为水的表面张力F水根据温度可知为常量，且大于纳米二氧化硅超细粉体筏的表面张力，力臂21受到力F可以在电脑25上显示出来，故水的表面张力F水减去电脑25上显示的力值F等于纳米二氧化硅超细粉体筏的静态张力。
实施例3
一种微米聚四氟乙烯超细粉体的张力测量方法，包括以下步骤：
步骤S1、将测力臂21和移动臂31分别插入水槽1的两端，并使测力臂21及移动臂31不与所述水槽1相接触，其与水槽1内壁均留有0.1mm空隙，在装配后测力臂21和移动臂31可以在水槽1内保持无摩擦力的状态。
步骤S2、在水槽1中装满水，直到液面与水槽1上沿水平，此时测力臂21左右两侧都是水面，处于平衡状态，测力的值为零。
步骤S3、在水槽1中的测力臂21和移动臂31之间铺散微米聚四氟乙烯超细粉体。
步骤S4、此时测力臂21与水面接触的部分一面是水，一面是微米聚四氟乙烯超细粉体筏，所以导致不平衡。因为水的表面张力F水根据温度可知为常量，且大于微米聚四氟乙烯超细粉体筏的表面张力，力臂21受到力F可以在电脑25上显示出来，故水的表面张力F水减去电脑25上显示的力值F等于微米聚四氟乙烯超细粉体筏的静态张力。
步骤S5、将平移台控制器33设定合适的速度，控制电动平移台32进行运动，方向是向着测力臂21的方向。
步骤S6、在运动过程中，微米聚四氟乙烯超细粉体筏的面积在变化，它的性质也随之改变，在电脑25上就可以显示测力臂21受到的力F的变化曲线，进而读出测力臂21受到的力F的端值F1，水的表面张力F水减去F1等于微米聚四氟乙烯超细粉体筏面积变化后的静态张力。
以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种测量超细粉体筏张力的装置，其特征在于：包括水槽、测量机构及移动机构，其中
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。
2.根据权利要求1所述的一种测量超细粉体筏张力的装置，其特征在于：所述压力传感器下方设有支架。
3.根据权利要求1所述的一种测量超细粉体筏张力的装置，其特征在于：所述数据处理模块为电脑。
4.根据权利要求1所述的一种测量超细粉体筏张力的装置，其特征在于：所述空隙宽度为0.1mm-0.2mm。
5.根据权利要求1所述的一种测量超细粉体筏张力的装置，其特征在于：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。
6.根据权利要求1所述的一种测量超细粉体筏张力的装置，其特征在于：所述测力臂与移动臂均为L型力臂。
7.一种测量超细粉体筏张力的方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-6任一项所述的测量超细粉体筏张力的装置，其包括以下步骤：
步骤S1、将测力臂和移动臂分别插入水槽的两端，并使测力臂及移动臂不与所述水槽相接触；
步骤S2、在水槽中装满水，直到液面与水槽上沿水平，此时所述测力臂左右两侧都是水面，处于平衡状态，数据处理模块显示的力值为零；
步骤S3、在水槽中的测力臂和移动臂之间铺散分散超细粉体，此时测力臂与水面接触的部分一面是水，一面是超细粉体筏，处于不平衡状态；
步骤S4、通过压力传感器，经数据传输模块和数据处理模块读取铺散分散超细粉体前后所述测力臂张力，铺散分散超细粉体之后水的表面张力减去所述数据处理模块显示的张力值为所述超细粉体筏静态的张力。
8.根据权利要求7所述的一种测量超细粉体筏张力的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
步骤S5、通过所述平移台控制器操控平移台，使移动臂运动，以改变超细粉体筏的面积；
步骤S6、通过压力传感器，经数据传输模块和数据处理模块读取超细粉体筏移动后的张力，改变超细粉体筏的面积之后水的表面张力减去所述数据处理模块显示的张力值为所述超细粉体筏面积变化后的静态张力。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101118207A (zh) * 2006-12-20 2008-02-06 同济大学 一种无损测量纳米颗粒应力状态的方法
CN102519995A (zh) * 2011-12-15 2012-06-27 上海大学 一种纳米颗粒吸附法降低石油储层微通道水流阻力效果的快速评价方法
US20120186357A1 (en) * 2009-10-01 2012-07-26 Universite De Lorraine Method and device for measuring by penetrometry an interface or surface tension of an interface between two fluids
CN102879304A (zh) * 2012-09-26 2013-01-16 上海大学 一种固体表面吸附层耐冲刷测试方法
CN104406888A (zh) * 2014-11-18 2015-03-11 柳州五菱汽车有限责任公司 塑料基材表面张力的测定方法
CN105019890A (zh) * 2015-06-26 2015-11-04 中国石油大学(华东) 基于纳米磁流体的地下油水界面检测系统及检测方法
CN105092427A (zh) * 2015-08-20 2015-11-25 哈尔滨工业大学（威海） 一种黏附力测量方法和装置
CN107884316A (zh) * 2016-09-29 2018-04-06 北京师范大学 基于有序碳纳米管薄膜的液体表面张力传感器及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101118207A (zh) * 2006-12-20 2008-02-06 同济大学 一种无损测量纳米颗粒应力状态的方法
US20120186357A1 (en) * 2009-10-01 2012-07-26 Universite De Lorraine Method and device for measuring by penetrometry an interface or surface tension of an interface between two fluids
CN102519995A (zh) * 2011-12-15 2012-06-27 上海大学 一种纳米颗粒吸附法降低石油储层微通道水流阻力效果的快速评价方法
CN102879304A (zh) * 2012-09-26 2013-01-16 上海大学 一种固体表面吸附层耐冲刷测试方法
CN104406888A (zh) * 2014-11-18 2015-03-11 柳州五菱汽车有限责任公司 塑料基材表面张力的测定方法
CN105019890A (zh) * 2015-06-26 2015-11-04 中国石油大学(华东) 基于纳米磁流体的地下油水界面检测系统及检测方法
CN105092427A (zh) * 2015-08-20 2015-11-25 哈尔滨工业大学（威海） 一种黏附力测量方法和装置
CN107884316A (zh) * 2016-09-29 2018-04-06 北京师范大学 基于有序碳纳米管薄膜的液体表面张力传感器及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KUZMIN ET AL.: "Line Tension and Interaction Energies of Membrane Rafts Calculated from Lipid Splay and Tilt", 《BIOPHYSICAL JOURNAL》 *
PINGCHENG ZUO ET AL.: "The load-bearing ability of a particle raft under the transverse compression of a slender rod", 《SOFT MATTER》 *

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