CN111122198B - 一种测量仿生黏附功能表面自清洁性能的试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量仿生黏附功能表面自清洁性能的试验装置及方法，属于仿生材料力学与功能化表面设计与制备技术领域，该装置包括：底部基板、水平线性位移台、一号角度调节机构、二号角度调节机构、L型连接板、竖直线性位移台、中间连接板、一号拉压传感器、L型支撑板、二号拉压传感器、样品台、承载片、载玻片、载玻片支撑板及竖直支撑板；本发明能够测量待测样品的功能表面的自清洁效率，研究不同自清洁循环次数、不同预加载力及不同微尺度运动模式对待测样品自清洁性能的影响。

Description

一种测量仿生黏附功能表面自清洁性能的试验装置及方法

技术领域

本发明属于仿生材料力学与功能化表面设计与制备技术领域，具体涉及一种测量仿生黏附功能表面自清洁性能的试验装置及方法。

背景技术

自然界中壁虎等生物不仅具有超强的黏附能力，而且能在沾满灰尘的表面上自由爬行，表明其黏附系统具有特殊的“自清洁”性能。与大家熟知的荷叶表面自清洁性能不同，壁虎黏附系统的自清洁特性并不需要水的参与。壁虎能将强黏附和自清洁两个看似矛盾的力学现象完美协调和统一与其足部的微观结构密切相关。因此，研究并仿生这类具有自清洁性能的黏附功能表面为能重复使用的新型智能黏附材料的设计和制备提供创新思想。

自清洁性能是壁虎等生物在墙壁自由行走和新型智能黏附材料可重复使用的前提，然而，目前对如何测量生物黏附系统及仿生黏附功能表面的自清洁性能缺乏系统研究，尤其缺乏相应的试验装置。因此，设计一种能有效测量仿生黏附功能表面自清洁性能的试验装置及方法具有很重要的科学意义和应用价值。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种测量仿生黏附功能表面自清洁性能的试验装置及方法，能够测量待测样品的功能表面的自清洁效率，研究不同自清洁循环次数、不同预加载力及不同微尺度运动模式对待测样品自清洁性能的影响。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种测量仿生黏附功能表面自清洁性能的试验装置，包括：底部基板、水平线性位移台、一号角度调节机构、二号角度调节机构、L型连接板、竖直线性位移台、中间连接板、一号拉压传感器、L型支撑板、二号拉压传感器、样品台、承载片、载玻片、载玻片支撑板及竖直支撑板；

所述底部基板固定在减震实验台上，水平线性位移台安装在底部基板上，并与底部基板滑动配合；令水平线性位移台的滑块移动方向为X轴方向，在底部基板上表面所在平面内与X轴垂直的方向为Y轴方向，垂直于底部基板上表面的方向为Z轴方向，即竖直方向；水平线性位移台用于带动待测样品在底部基板上沿X轴直线移动；

所述一号角度调节机构安装在水平线性位移台上，二号角度调节机构安装在一号角度调节机构上表面，所述一号角度调节机构用于带动待测样品绕Y轴转动，所述二号角度调节机构用于带动待测样品绕X轴转动；所述竖直线性位移台通过L型连接板安装在二号角度调节机构上表面，竖直线性位移台上设置有与其滑动配合的滑块，滑块的滑动方向为Z轴方向；

所述一号拉压传感器通过中间连接板安装在竖直线性位移台的滑块上，二号拉压传感器的顶部通过L型支撑板与一号拉压传感器相连；二号拉压传感器的底部安装有样品台；所述一号拉压传感器用于测量待测样品沿X轴方向的受力；二号拉压传感器用于测量待测样品沿Z轴方向的受力；

所述承载片安装在样品台的下表面，用于安装待测样品；所述待测样品的非黏附面通过粘接或吸附安装在承载片的下表面，使得待测样品的黏附面朝下；

所述竖直支撑板固定在底部基板上；载玻片支撑板固定在竖直支撑板上，且载玻片支撑板的上表面与底部基板的上表面平行；载玻片安装在载玻片支撑板上表面，载玻片与待测样品的黏附面接触，通过待测样品的黏附面承受水平线性位移台和竖直线性位移台所提供的不同方向的加载力。

进一步的，还包括高速相机，所述高速相机安装在外部可移动的三脚架上，并位于载玻片的下方，用于透过透明的载玻片对承载片上的待测样品进行动态图像采集。

进一步的，所述载玻片支撑板上加工有通孔，且通孔的内壁加工有一圈台阶面，载玻片安装在所述通孔的台阶面上。

进一步的，所述底部基板、L型连接板、中间连接板、L型支撑板、样品台、载玻片支撑板及竖直支撑板均采用不锈钢材料加工制成并进行了表面镀铬。

一种测量仿生黏附功能表面自清洁性能的试验方法，上述试验装置，具体步骤如下：

第一步：设置水平线性位移台和竖直线性位移台的初始位置，初始位置为一号拉压传感器和二号拉压传感器均处于空载状态的位置，且使得样品台位于载玻片的正上方的位置；

第二步：将含有污染颗粒的待测样品的非黏附面安装在试验装置的承载片的下表面，并通过一号角度调节机构和二号角度调节机构调节待测样品的黏附面与载玻片的上表面平行；

第三步：通过竖直线性位移台控制待测样品竖直向下移动，使得待测样品的黏附面与载玻片的上表面接触并产生压力；在二者的接触过程中，二号拉压传感器测得的力信号数值逐渐增大，待数值稳定后，再使其带动待测样品竖直向上移动返回到初始位置；重复本步骤一次以上，直到二号拉压传感器在稳定阶段的信号幅值不变，记录该信号幅值为试验所需的预加载力F_z0；

第四步：统计确定预加载力之后的待测样品上的污染颗粒的数目，记为初始颗粒数目N₀；

第五步：通过竖直线性位移台控制待测样品竖直向下移动，直到二号拉压传感器的信号幅值达到所述预加载力F_z0，此时，该竖直向下移动的距离记为z₃，竖直线性位移台保持设定时间后，通过水平线性位移台控制待测样品沿X轴移动x₁；水平线性位移台保持设定时间后，通过竖直线性位移台控制待测样品竖直向上移动z₃，竖直线性位移台保持设定时间后，通过水平线性位移台控制待测样品沿X轴反向移动x₁；最终水平线性位移台和竖直线性位移台均回到初始位置，完成第一次自清洁循环；

第六步：统计自清洁循环后的待测样品上的污染颗粒的数目，记为自清洁后颗粒数目N₁；

第七步：重复步骤五和六，得到第i次自清洁后的颗粒数目N_i，待测样品的自清洁效率η为：

进一步的，含有污染颗粒的待测样品的制备为：用待测样品的黏附面去蘸取污染颗粒。

进一步的，在第五步的自清洁循环过程中，实时记录水平线性位移台的运动位移x(t)及与之对应的一号拉压传感器的实时力信号Fx(t)，和竖直线性位移台的运动位移z(t)及与之对应的二号拉压传感器的实时力信号Fz(t)，进一步研究不同预加载力及不同微尺度运动模式对待测样品自清洁性能的影响。

进一步的，统计待测样品上的污染颗粒的数目的方法为：将待测样品从试验装置上取下，并放到显微镜下，拍摄待测样品的表面形貌图，进而识别出图中污染颗粒的数目。

进一步的，每次竖直线性位移台控制待测样品竖直向上移动，使得待测样品的黏附面与载玻片的上表面分开后，均用酒精清洁擦拭载玻片的上表面。

进一步的，调节待测样品的黏附面与载玻片的上表面平行的方法为：通过竖直线性位移台控制待测样品竖直向下移动，使得待测样品的黏附面与载玻片的上表面之间的距离在0～2mm之间；然后旋转一号角度调节机构和二号角度调节机构的旋钮，通过水平显微镜观测直到沾满污染颗粒的待测样品的黏附面与载玻片的上表面平行后，锁紧一号角度调节机构和二号角度调节机构。

有益效果：1、本发明通过在待测样品与载玻片接触并发生相对运动的过程中，测量待测样品的功能表面上黏附的污染颗粒留存的数目，来获得待测样品的功能表面的自清洁效率，并研究不同自清洁循环次数、不同预加载力及不同微尺度运动模式对待测样品自清洁性能的影响。

2、本发明包括两个方向的角度调节机构，保证了待测样品表面与载玻片之间的平行度，进而保证试验过程中待测样品与载玻片的上表面充分接触；两个角度调节机构还可改变待测样品与载玻片分离时的角度，进而测量待测样品在不同角度分离时的自清洁性能。

3、本发明通过竖直线性位移台，可灵活调整载玻片与待测样品之间的距离，从而可适应不同高度尺寸的待测样品。

4、本发明通过二号拉压传感器保证了多次自清洁循环时沿竖直方向的预加载力的一致性。

5、本发明的载玻片具有良好的互换性，避免了测量不同待测样品时实验台的拆装问题，提高了试验的效率。

6、本发明的高速摄像机，可以实时观察待测样品和污染颗粒接触的动态情况，并可实时记录该动态过程。

7、本发明的加工件均使用了不锈钢材料加工制成并进行了表面镀铬，保证了整个装置具有良好的安装及测量精度。

8、本发明装置结构简单紧凑，可以方便放置于显微镜载物台或空间有限的试验环境内。

附图说明

图1为本发明的结构组成图；

图2为本发明的两个拉压传感器的装配爆炸示意图；

图3为本发明的载玻片的装配爆炸示意图；

图4为实施例中待测样品的结构示意图；

其中，1-底部基板，2-水平线性位移台，3-辅助连接板，4-一号角度调节机构，5-二号角度调节机构，6-L型连接板，7-竖直线性位移台，8-中间连接板，9-一号拉压传感器，10-L型支撑板，11-二号拉压传感器，12-样品台，13-承载片，14-载玻片，15-载玻片支撑板，16-竖直支撑板，17-高速相机，18-仿生微柱结构表面。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供了一种测量仿生黏附功能表面自清洁性能的试验装置，参见附图1-3，包括：底部基板1、水平线性位移台2、辅助连接板3、一号角度调节机构4、二号角度调节机构5、L型连接板6、竖直线性位移台7、中间连接板8、一号拉压传感器9、L型支撑板10、二号拉压传感器11、样品台12、承载片13、载玻片14、载玻片支撑板15、竖直支撑板16及高速相机17；

参见附图4，本实施例的待测样品采用仿生微柱结构样品18，所述仿生微柱结构样品18由基板及呈矩阵均匀分布在基板上的相同的圆柱组成；仿生微柱结构样品18上圆柱端的端面为待测样品的功能表面，即黏附面，基板端为待测样品的非黏附面；

所述底部基板1通过螺栓固定在减震实验台上，水平线性位移台2安装在底部基板1上，并与底部基板1滑动配合；令水平线性位移台2的滑块移动方向为X轴方向，在底部基板1上表面所在平面内与X轴垂直的方向为Y轴方向，垂直于底部基板1上表面的方向为Z轴方向，即竖直方向；水平线性位移台2用于带动待测样品在底部基板1上沿X轴直线移动；

所述一号角度调节机构4通过辅助连接板3安装在水平线性位移台2上，二号角度调节机构5安装在一号角度调节机构4上表面，所述一号角度调节机构4用于带动待测样品绕Y轴转动，所述二号角度调节机构5用于带动待测样品绕X轴转动；一号角度调节机构4和二号角度调节机构5的目的是保证待测样品的黏附面与载玻片14的上表面平行，进而保证试验过程中待测样品的黏附面与载玻片14的上表面充分接触；

所述竖直线性位移台7通过L型连接板6安装在二号角度调节机构5上表面，竖直线性位移台7上设置有与其滑动配合的滑块，滑块的滑动方向为Z轴方向；竖直线性位移台7用于为待测样品沿Z轴直线移动提供移动平台；

所述一号拉压传感器9通过中间连接板8安装在竖直线性位移台7的滑块上，二号拉压传感器11的顶部通过L型支撑板10与一号拉压传感器9相连；二号拉压传感器11的底部安装有样品台12；所述一号拉压传感器9用于测量待测样品沿X轴方向的受力情况；二号拉压传感器11用于测量待测样品沿Z轴方向的受力情况；因此，根据受力情况，一号拉压传感器9和二号拉压传感器11可实时监测待测样品与基底的接触状态；

所述承载片13安装在样品台12的下表面，用于安装待测样品；所述待测样品的非黏附面通过粘接或吸附安装在承载片13的下表面，使得待测样品的黏附面朝下；承载片13采用PVC材料制成；

所述竖直支撑板16通过螺栓固定在底部基板1上；载玻片支撑板15通过螺栓固定在竖直支撑板16上，且载玻片支撑板15的上表面与底部基板1的上表面平行；所述载玻片支撑板15上加工有矩形通孔，且矩形通孔的内壁加工有一圈台阶面，透明的载玻片14安装在所述矩形通孔的台阶面上；载玻片14与待测样品的黏附面接触，通过待测样品的黏附面承受水平线性位移台2和竖直线性位移台7所提供的不同方向的加载力；

所述高速相机17安装在外部可移动的三脚架上，并位于载玻片14的下方，用于透过载玻片14对承载片13上的待测样品进行动态图像采集。

所述底部基板1、辅助连接板3、L型连接板6、中间连接板8、L型支撑板10、样品台12、载玻片支撑板15及竖直支撑板16均为加工件，均采用不锈钢材料加工制成并进行了表面镀铬；

其中，所述一号角度调节机构4和二号角度调节机构5可改变待测样品与载玻片14分离时的角度，进而测量待测样品在不同角度分离时的自清洁性能；竖直线性位移台7为待测样品提供法向位移平台，使待测样品的黏附面与载玻片14的上表面接触并产生压力(即法向黏附力)；二号拉压传感器11可以对待测样品与载玻片14之间的法向黏附力进行监测，进而可以通过法向黏附力的变化进一步衡量待测样品的自清洁性能；水平线性位移台2为待测样品提供切向位移，使待测样品与载玻片14产生摩擦力(即切向黏附力)；一号拉压传感器9可以对待测样品与载玻片14之间的切向黏附力进行监测，进而可以通过切向黏附力的变化进一步衡量待测样品的自清洁性能；因此，本发明不仅可以测量待测样品的自清洁性能，而且还可以检测待测样品的功能表面在微尺度状态下法向和切向的黏附性能。

本实施例还提供一种测量仿生黏附功能表面自清洁性能的试验方法，基于上述试验装置，其具体步骤如下：

第一步：固定实验装置；通过螺栓将试验装置的底部基板1固定在减震实验台上；

第二步：制备含有污染颗粒的待测样品；用待测样品的黏附面去蘸取污染颗粒，然后将待测样品的非黏附面安装在承载片13的下表面；在待测样品与承载片13连接之前，需用酒精清洁擦拭承载片13，以保证待测样品的非黏附面与承载片13可以牢固粘接或吸附；其中，污染颗粒包括：二氧化硅微颗粒球、聚苯乙烯微颗粒球、氧化锆微颗粒球、玻璃微颗粒球等；本实施例的污染颗粒选择二氧化硅微颗粒球；

第三步：设置试验装置的初始位置；将水平线性位移台2和竖直线性位移台7的滑块调整到适当位置，所述初始位置为能够使得一号拉压传感器9和二号拉压传感器11均处于空载状态的位置，且使得样品台12位于载玻片14的正上方的位置；

第四步：安装待测样品并调平；将待测样品通过承载片13固定在样品台12上后，通过竖直线性位移台7控制待测样品竖直向下移动z₁，使得待测样品的黏附面与载玻片14的上表面之间的距离在0～2mm之间(本实施例为1mm)；然后旋转一号角度调节机构4和二号角度调节机构5的旋钮，使得沾满污染颗粒的待测样品的黏附面与载玻片14的上表面平行(通过水平显微镜观测)，然后锁紧一号角度调节机构4和二号角度调节机构5，并通过竖直线性位移台7控制待测样品竖直向上移动z₁，返回到初始位置；

第五步：确定预加载力；通过竖直线性位移台7控制待测样品竖直向下移动z₂(z₂>z₁)，使得待测样品的黏附面与载玻片14的上表面接触并产生压力；在二者的接触过程中，二号拉压传感器11测得的力信号数值逐渐增大，待数值稳定并保持竖直线性位移台7设定时间后，再使其带动待测样品竖直向上移动z₂，用酒精清洁擦拭载玻片14的上表面，以保证载玻片14上不含有污染颗粒；重复本步骤一次以上，由于初期待测样品的黏附面每次与载玻片14的上表面接触时，都会有污染颗粒掉落在载玻片14上，因此，每次二号拉压传感器11在稳定阶段的信号幅值都不同；直到后期待测样品的污染颗粒不再掉落在载玻片14上时，二号拉压传感器11在稳定阶段的信号幅值基本不变，记录该信号幅值为试验所需的预加载力F_z0；获得该预加载力的目的是保证后续实验中待测样品变形一致；

第六步：统计待测样品的污染颗粒数目；将第五步之后的待测样品从试验装置上取下，并放到显微镜下，拍摄待测样品的表面形貌图，以识别出图中污染颗粒的数目，记为初始颗粒数目N₀；

第七步：模拟自清洁循环；将第六步的待测样品安装回试验装置，并重复第四步后，用酒精清洁擦拭载玻片14的上表面，以保证载玻片14上不含有污染颗粒；通过竖直线性位移台7控制待测样品竖直向下移动，直到二号拉压传感器11的信号幅值达到第五步中的预加载力F_z0，此时，该竖直向下移动的距离记为z₃(若待测样品没有安装误差，则z₃与z₂相等)，竖直线性位移台7保持设定时间后，通过水平线性位移台2控制待测样品沿X轴移动x₁；水平线性位移台2保持设定时间后，通过竖直线性位移台7控制待测样品竖直向上移动z₃，竖直线性位移台7保持设定时间后，通过水平线性位移台2控制待测样品沿X轴反向移动x₁；最终水平线性位移台2和竖直线性位移台7均回到初始位置，完成第一次自清洁循环；在自清洁循环过程中，实时记录水平线性位移台2的运动位移x(t)及与之对应的一号拉压传感器9的实时力信号Fx(t)，和竖直线性位移台7的运动位移z(t)及与之对应的二号拉压传感器11的实时力信号Fz(t)，并通过高速相机实时记录污染颗粒的运动状态；

第八步：统计自清洁循环后的待测样品上的污染颗粒的数目；再次将完成第七步的待测样品从试验装置上取下，并放到显微镜下，拍摄待测样品的表面形貌图，以识别出图中污染颗粒的数目，记为自清洁后颗粒数目N₁；

第九步：重复自清洁循环运动；即重复步骤七和八，得到第i次自清洁后的颗粒数目N_i；

第十步：衡量自清洁性能；自清洁效率作为自清洁性能的衡量标准，在一定程度上反应了该样品的自清洁性能，待测样品的自清洁效率η为：

自清洁效率η越大，表示待测样品的自清洁性能越好；通过改变自清洁循环次数，可以研究不同自清洁循环次数下待测样品自清洁性能的差异。

第十一步：探究自清洁性能的影响机制；虽然自清洁只出现在待测样品与载玻片14脱离的瞬间，但在待测样品与载玻片14接触并发生相对运动的过程中，待测样品的黏附面与污染颗粒之间的接触状态是连续变化的；因此，通过试验记录的位移信号x(t)、z(t)、力信号Fx(t)、Fz(t)及污染颗粒的运动状态可进一步研究不同预加载力及不同微尺度运动模式对待测样品自清洁性能的影响。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种测量仿生黏附功能表面自清洁性能的试验装置，其特征在于，包括：底部基板(1)、水平线性位移台(2)、一号角度调节机构(4)、二号角度调节机构(5)、L型连接板(6)、竖直线性位移台(7)、中间连接板(8)、一号拉压传感器(9)、L型支撑板(10)、二号拉压传感器(11)、样品台(12)、承载片(13)、载玻片(14)、载玻片支撑板(15)及竖直支撑板(16)；

所述底部基板(1)固定在减震实验台上，水平线性位移台(2)安装在底部基板(1)上，并与底部基板(1)滑动配合；令水平线性位移台(2)的滑块移动方向为X轴方向，在底部基板(1)上表面所在平面内与X轴垂直的方向为Y轴方向，垂直于底部基板(1)上表面的方向为Z轴方向，即竖直方向；水平线性位移台(2)用于带动待测样品在底部基板(1)上沿X轴直线移动；

所述一号角度调节机构(4)安装在水平线性位移台(2)上，二号角度调节机构(5)安装在一号角度调节机构(4)上表面，所述一号角度调节机构(4)用于带动待测样品绕Y轴转动，所述二号角度调节机构(5)用于带动待测样品绕X轴转动；所述竖直线性位移台(7)通过L型连接板(6)安装在二号角度调节机构(5)上表面，竖直线性位移台(7)上设置有与其滑动配合的滑块，滑块的滑动方向为Z轴方向；

所述一号拉压传感器(9)通过中间连接板(8)安装在竖直线性位移台(7)的滑块上，二号拉压传感器(11)的顶部通过L型支撑板(10)与一号拉压传感器(9)相连；二号拉压传感器(11)的底部安装有样品台(12)；所述一号拉压传感器(9)用于测量待测样品沿X轴方向的受力；二号拉压传感器(11)用于测量待测样品沿Z轴方向的受力；

所述承载片(13)安装在样品台(12)的下表面，用于安装待测样品；所述待测样品的非黏附面通过粘接或吸附安装在承载片(13)的下表面，使得待测样品的黏附面朝下；

所述竖直支撑板(16)固定在底部基板(1)上；载玻片支撑板(15)固定在竖直支撑板(16)上，且载玻片支撑板(15)的上表面与底部基板(1)的上表面平行；载玻片(14)安装在载玻片支撑板(15)上表面，载玻片(14)与待测样品的黏附面接触，通过待测样品的黏附面承受水平线性位移台(2)和竖直线性位移台(7)所提供的不同方向的加载力；

还包括高速相机(17)，所述高速相机(17)安装在外部可移动的三脚架上，并位于载玻片(14)的下方，用于透过透明的载玻片(14)对承载片(13)上的待测样品进行动态图像采集。

2.如权利要求1所述的一种测量仿生黏附功能表面自清洁性能的试验装置，其特征在于，所述载玻片支撑板(15)上加工有通孔，且通孔的内壁加工有一圈台阶面，载玻片(14)安装在所述通孔的台阶面上。

3.如权利要求1所述的一种测量仿生黏附功能表面自清洁性能的试验装置，其特征在于，所述底部基板(1)、L型连接板(6)、中间连接板(8)、L型支撑板(10)、样品台(12)、载玻片支撑板(15)及竖直支撑板(16)均采用不锈钢材料加工制成并进行了表面镀铬。

4.一种测量仿生黏附功能表面自清洁性能的试验方法，基于权利要求(1)所述的试验装置，其特征在于，具体步骤如下：

第一步：设置水平线性位移台(2)和竖直线性位移台(7)的初始位置，初始位置为一号拉压传感器(9)和二号拉压传感器(11)均处于空载状态的位置，且使得样品台(12)位于载玻片(14)的正上方的位置；

第二步：将含有污染颗粒的待测样品的非黏附面安装在试验装置的承载片(13)的下表面，并通过一号角度调节机构(4)和二号角度调节机构(5)调节待测样品的黏附面与载玻片(14)的上表面平行；

第三步：通过竖直线性位移台(7)控制待测样品竖直向下移动，使得待测样品的黏附面与载玻片(14)的上表面接触并产生压力；在二者的接触过程中，二号拉压传感器(11)测得的力信号数值逐渐增大，待数值稳定后，再使其带动待测样品竖直向上移动返回到初始位置；重复本步骤一次以上，直到二号拉压传感器(11)在稳定阶段的信号幅值不变，记录该信号幅值为试验所需的预加载力F_z0；

第四步：统计确定预加载力之后的待测样品上的污染颗粒的数目，记为初始颗粒数目N₀；

第五步：通过竖直线性位移台(7)控制待测样品竖直向下移动，直到二号拉压传感器(11)的信号幅值达到所述预加载力F_z0，此时，该竖直向下移动的距离记为z₃，竖直线性位移台(7)保持设定时间后，通过水平线性位移台(2)控制待测样品沿X轴移动x₁；水平线性位移台(2)保持设定时间后，通过竖直线性位移台(7)控制待测样品竖直向上移动z₃，竖直线性位移台(7)保持设定时间后，通过水平线性位移台(2)控制待测样品沿X轴反向移动x₁；最终水平线性位移台(2)和竖直线性位移台(7)均回到初始位置，完成第一次自清洁循环；

第六步：统计自清洁循环后的待测样品上的污染颗粒的数目，记为自清洁后颗粒数目N₁；

第七步：重复步骤五和六，得到第i次自清洁后的颗粒数目N_i，待测样品的自清洁效率η为：

其中，在第五步的自清洁循环过程中，实时记录水平线性位移台(2)的运动位移x(t)及与之对应的一号拉压传感器(9)的实时力信号Fx(t)，和竖直线性位移台(7)的运动位移z(t)及与之对应的二号拉压传感器(11)的实时力信号Fz(t)，进一步研究不同预加载力及不同微尺度运动模式对待测样品自清洁性能的影响。

5.如权利要求4所述的一种测量仿生黏附功能表面自清洁性能的试验方法，其特征在于，含有污染颗粒的待测样品的制备为：用待测样品的黏附面去蘸取污染颗粒。

6.如权利要求4所述的一种测量仿生黏附功能表面自清洁性能的试验方法，其特征在于，统计待测样品上的污染颗粒的数目的方法为：将待测样品从试验装置上取下，并放到显微镜下，拍摄待测样品的表面形貌图，进而识别出图中污染颗粒的数目。

7.如权利要求4所述的一种测量仿生黏附功能表面自清洁性能的试验方法，其特征在于，每次竖直线性位移台(7)控制待测样品竖直向上移动，使得待测样品的黏附面与载玻片(14)的上表面分开后，均用酒精清洁擦拭载玻片(14)的上表面。

8.如权利要求4所述的一种测量仿生黏附功能表面自清洁性能的试验方法，其特征在于，调节待测样品的黏附面与载玻片(14)的上表面平行的方法为：通过竖直线性位移台(7)控制待测样品竖直向下移动，使得待测样品的黏附面与载玻片(14)的上表面之间的距离在0～2mm之间；然后旋转一号角度调节机构(4)和二号角度调节机构(5)的旋钮，通过水平显微镜观测直到沾满污染颗粒的待测样品的黏附面与载玻片(14)的上表面平行后，锁紧一号角度调节机构(4)和二号角度调节机构(5)。

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