CN112683734A - 一种疏水表面性能的测试装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种疏水表面性能的测试装置及其方法，包括基座、试样台、转动模块和支架模块，转动模块包括气泡水平仪、角度基尺、游标和锁紧卡簧，试样卡在锁紧卡簧和限位顶角之间，支架模块由升降调节螺母固定，支架模块包括可调支架和游标背板，可调支架与游标背板、游标通过调节锁紧螺母连接，游标背板与游标固定，调节所述升降调节螺母并观察气泡水平仪中间的气泡位置，当气泡位于正中时停止调节；使用移液器悬于试样1‑2cm处滴加液体，液体至少覆盖整个未加工表面，记录滴加液体的体积。本方案有益效果在于，设备简单成本低、操作简单、实验效率高，经过简单培训即可上手操作，无需经过繁复的学习；测量精度相高，能够达到科研要求。

Description

一种疏水表面性能的测试装置及其方法

技术领域

本发明涉及功能表面技术领域，具体涉及一种疏水表面性能的测试装置及其方法。

背景技术

现如今随着微观学的发展，功能表面中的疏水性能逐渐成为研究的热点，目前人们对疏水性能表征和测量都采用接触角测量仪，例如DSA-X Plus等，尽管这些设备能够得到准确的接触角，但是设备的造价一般都过于昂贵，在拍摄抓取接触角时对光线也有较高的要求，同时使用时还需要花大量的时间学习专业软件。因此，需要一种方便简单的疏水表面性能的测试装置及其使用方法是现如今亟需要解决的问题。

发明内容

本发明提出了一种疏水表面性能的测试装置，包括基座、试样台、转动模块和支架模块，其特征在于，转动模块包括气泡水平仪、角度基尺、游标和锁紧卡簧，限位顶角固定在试样台上，试样卡在锁紧卡簧和限位顶角之间，支架模块由升降调节螺母固定，支架模块包括可调支架和游标背板，所述可调支架与游标背板、游标通过调节锁紧螺母连接，游标背板与游标固定，并和转动模块通过转动副链接，升降螺栓设置在升降调节螺母上端，可调支架和基座、升降螺栓通过转动副链接，支架模块和转动模块通过转动螺母和角度基尺背齿相对运动。

进一步改进在于，所述转动螺母包括微调螺母和粗调螺母，粗调螺母内设有行星齿轮、太阳齿轮和固定支架，并所述粗调螺母的内壁设有内齿。

进一步改进在于，试样包括加工表面和未加工表面，未加工表面设置在加工表面的中间。

进一步改进在于，未加工表面设置为1×1cm的正方形。

进一步改进在于，转动螺母的行星齿轮配比可自由调节。

进一步改进在于，所述游标的精度设置为1分。

一种疏水表面性能的测试装置的方法，其特征在于，

（1）将试样至于限位顶角和锁紧卡簧之间，固定试样后调零，将游标的0刻度线和角度基尺的0刻度线对齐，并锁紧所述调节锁紧螺母；

（2）调节所述升降调节螺母并观察气泡水平仪中间的气泡位置，当气泡位于正中时停止调节；

（3）使用移液器悬于试样1-2cm处滴加液体，液体至少覆盖整个未加工表面，每个试样滴加液体总体积应保持一致，记录滴加液体的体积；

（4）待液滴稳定后，松动所述调节锁紧螺母让角度基尺能够转动，扭动粗调螺母，此时角度基尺和试样台同时转动，观察液体；

（5）当液体滑落时，停止转动所述转动螺母，锁紧所述调节锁紧螺母；

（6）读数角度基尺上的读数，记录读数，重复操作步骤4，转动粗调螺母至接近记录角度基尺的刻度时，换用微调螺母，直至液滴掉落；

（7）记录数据，重复上述步骤不少于3次，记录实验数据，并取平均值；

（8）计算液滴体积与角度正弦值的积，用于表征测试表面的疏水性能。

本方案相对于现有技术，其有益效果在于，设备简单成本低、操作简单、实验效率高，经过简单培训即可上手操作，无需经过繁复的学习。测量精度相高，能够达到科研要求。

附图说明

图1是本装置的结构示意图；

图2是本装置的左视图；

图3是本装置的俯视图；

图4是转动螺母结构示意图，其中a为微调螺母示意图，b为粗调螺母示意图，c为粗调螺母内部结构示意图；

图5是加工表面和未加工表面的示意图；

图6是角度基尺与游标的示意图；

其中，1-气泡水平仪，2-角度基尺，3-游标，4-基座，5-可调支架，6-调节锁紧螺母，7-角度基尺背齿，8-转动螺母，9-升降螺栓，10-升降调节螺母，11-游标背板，12-试样台，13-试样，14-锁紧卡簧，15-限位顶角，16-微调螺母，17-行星齿轮，18-固定支架，19-太阳齿轮，20-粗调螺母，21-内齿，131-未加工表面，132-加工表面。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，说明书中给出了本发明的较佳实施例。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例，结合附图1-6，一种疏水表面性能的测试装置，包括试样台12、转动模块和支架模块，转动模块包括气泡水平仪1、角度基尺2、游标3和锁紧卡簧14，限位顶角15固定在试样台12上，试样13卡在锁紧卡簧14和限位顶角15之间，支架模块包括可调支架5和游标背板11，所述可调支架5与游标背板11、游标3通过调节锁紧螺母6连接，游标背板11与游标3固定在一起，并和转动模块通过转动副链接，支架模块和转动模块通过转动螺母8和角度基尺背齿7进行相对运动，转动螺母8由微调螺母16、粗调螺母20、行星齿轮17、太阳齿轮19、固定支架18和内齿20组成，可调支架5和基座4、升降螺栓9为转动副链接，支架模块由升降调节螺母10固定。试样13包括加工表面132和未加工表面131，未加工表面131设置在加工表面132的中间，未加工表面131设置为1×1cm的正方形，未加工表面一边与载物台12和可调支架5相对的旋转轴平行，加工表面132设置为2×2cm的正方形。转动螺母8的行星齿轮17配比可自由调节。所述游标3的精度设置为1分。

一种疏水表面性能的测试装置的方法，步骤如下：

（1）将试样13至于限位顶角15和锁紧卡簧14之间；

（2）固定试样13后调零，将游标3的0刻度线和角度基尺2的0刻度线对齐，并锁紧所述调节锁紧螺母6；

（3）调节所述升降调节螺母10并观察气泡水平仪1中间的气泡位置，当气泡位于正中时停止调节；

（4）使用移液器（0-5mL）悬于试样1-2cm处滴加液体，液体至少覆盖整个未加工表面131，每个试样滴加液体总体积应保持一致，记录滴加液体的体积；

（5）待液滴稳定后，松动所述调节锁紧螺母6让角度基尺2能够转动，扭动粗调螺母20，此时角度基尺2和试样台12同时转动，观察液体；

（6）当液体滑落时，停止转动所述转动螺母8，锁紧所述调节锁紧螺母6；

（7）读数角度基尺2上的读数，记录读数，重复操作步骤4，转动粗调螺母20至接近记录角度基尺2的刻度时，换用微调螺母16，直至液滴掉落；

（8）先读角度基尺2的读数a，再读游标3刻度与角度基尺2刻度一致的读数b，则此时度数为a^。b^’；

（9）若实验精度要求为1分，则直接步骤（9），反之精度需求较高，则重复步骤（5）-（8），不同的是，在步骤（8）之后，调节粗调螺母20和微调螺母16至步骤（8）记录的角度值少1分，接着采用微调螺母16，记录转动圈数，直至液滴坠落，则角度值等于步骤8的角度值减去1分加上行星齿轮17传动比值和微调转动圈数计算的角度；

（10）记录数据，求得角度正弦值和液体体积的积，重复上述步骤不少于3次，记录实验数据，并取平均值。

当水在未加工表面上聚集时由于加工表面为疏水表面，未加工表面131上的水难以流向加工表面，但是试样台转动到一定角度时，由于重力的作用，疏水加工表面的疏水能力无法承受未加工表面131水的重力切向分力时，水就会流向疏水加工表面并滴落，那么加工表面的水滴体积和转动角度的正弦值的乘积即为其疏水性能的表征值。

以上仅为本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种疏水表面性能的测试装置，包括基座（4）、试样台（12）、转动模块和支架模块，其特征在于，转动模块包括气泡水平仪（1）、角度基尺（2）、游标（3）和锁紧卡簧（14），限位顶角（15）固定在试样台（12）上，试样（13）卡在锁紧卡簧（14）和限位顶角（15）之间，支架模块由升降调节螺母（10）固定，支架模块包括可调支架（5）和游标背板（11），所述可调支架（5）与游标背板（11）、游标（3）通过调节锁紧螺母（6）连接，游标背板（11）与游标（3）固定，并和转动模块通过转动副链接，升降螺栓（9）设置在升降调节螺母（10）上端，可调支架（5）和基座（4）、升降螺栓（9）通过转动副链接，支架模块和转动模块通过转动螺母（8）和角度基尺背齿（7）相对运动。

2.如权利要求1所述的一种疏水表面性能的测试装置，其特征在于，所述转动螺母（8）包括微调螺母（16）和粗调螺母（20），粗调螺母（20）内设有行星齿轮（17）、太阳齿轮（19）和固定支架（18），并所述粗调螺母（20）的内壁设有内齿（21）。

3.如权利要求2所述的一种疏水表面性能的测试装置，其特征在于，试样（13）包括加工表面（132）和未加工表面（131），未加工表面（131）设置在加工表面（132）的中间。

4.如权利要求3所述的一种疏水表面性能的测试装置，其特征在于，未加工表面（131）设置为1×1cm的正方形。

5.如权利要求4所述的一种疏水表面性能的测试装置，其特征在于，转动螺母（8）的行星齿轮（17）配比可自由调节。

6.如权利要求5所述的一种疏水表面性能的测试装置，其特征在于，所述游标（3）的精度设置为1分。

7.一种疏水表面性能的测试装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：

一、 将试样（13）至于限位顶角（15）和锁紧卡簧（14）之间，固定试样（13）后调零，将游标（3）的0刻度线和角度基尺（2）的0刻度线对齐，并锁紧所述调节锁紧螺母（6）；

二、调节所述升降调节螺母（10）并观察气泡水平仪（1）中间的气泡位置，当气泡位于正中时停止调节；

三、使用移液器悬于试样（13）1-2cm处滴加液体，液体至少覆盖整个未加工表面（131），每个试样滴加液体总体积应保持一致，记录滴加液体的体积；

四 、 待液滴稳定后，松动所述调节锁紧螺母（6），角度基尺（2）能够转动，扭动粗调螺母（20），此时角度基尺（2）和试样台（12）同时转动，观察液体；

五、当液体滑落时，停止转动所述转动螺母（8），锁紧所述调节锁紧螺母（6）；

六、读数角度基尺（2）上的读数，记录读数，重复操作步骤4，转动粗调螺母（20）至接近记录角度基尺（2）的刻度时，换用微调螺母（16），直至液滴掉落；

七、记录数据，重复上述步骤不少于3次，记录实验数据，并取平均值；

八、计算液滴体积与角度正弦值的积，用于表征测试表面的疏水性能。

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