CN117129413A - 一种颗粒黏附力和表面能的测量装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于粉体表征技术领域，具体涉及一种颗粒黏附力和表面能的测量装置及使用方法，基于高速气流的冲击实验，通过监测颗粒胶囊冲击阻停器时的冲击过程以及留在颗粒基板上的颗粒和发生脱离的颗粒的尺寸分布，获得颗粒在发生脱离时的冲击加速度和临界颗粒直径，进而根据颗粒黏附力计算理论和方法，低成本高效率地对不同温度和湿度下微米级颗粒的黏附特征进行测量和标定。本发明装置整体结构简单，不仅大大降低了检测成本，并且重复性实验操作简单，为黏附粉末加工行业的基材选择和模拟现实工况下颗粒的表面能提供了可靠的数据支持，为颗粒表面能的理论发展和实验优化提供了切实可行的方案，实用性强，值得推广。
Description
技术领域
本发明属于粉体表征技术领域，具体涉及一种颗粒黏附力和表面能的测量装置及使用方法。
背景技术
随着3D打印技术的愈发成熟，粉末在制药、医疗保健、金属加工、建材生产、食品加工等各个领域逐渐得到广泛应用。近年来，对粉末加工行业来说，如何对粉末这一基材进行黏附性的准确和迅速标定是一项热点话题。
传统的颗粒黏附力和表面能测量方法，主要包括原子力显微镜(AFM)、离心分离法、静电剥离法等，其中AFM和离心分离法较为常用。从工程角度来看，原子力显微镜技术的一个主要限制是它只能表征单个颗粒的黏附性，制样极其困难，且需要进行多次测量才能获得可靠的数据，成本高昂、极其耗时。离心分离法是根据颗粒快速旋转时表面产生的离心力与黏附力之间的平衡关系来测量颗粒的黏附力大小，受制于常规离心器的性能和速度，该方法只能测量100微米以上的颗粒；静电剥离法是利用电场将粒子从表面剥离的方法来表征粒子的粘附性，但该技术的局限为只能测量导电粒子的粘附性。
公开号为CN 111157407 A的中国专利于2019年2月22日公开了一种用于测量微米颗粒碰壁临界粘附速度和恢复系数的系统，将激光器、扩束器、高倍显微镜和高速摄像仪沿水平向依次设置，将泄放出口与撞击基底分别设置于光学测量装置的上下两侧，并且将激光器和扩束器设置于泄放出口的一侧，将高倍显微镜和高速摄像仪设置于泄放出口的相对另一侧，通过激光器发射激光，通过扩束器对激光进行扩束形成激光束，激光束经过撞击基底的顶部区域后投影进入高倍显微镜和高速摄像仪中，通过高倍显微镜能够对单个待测微米颗粒撞击碰壁前后的运动进行放大，通过高速摄像仪能够记录放大后单个待测微米颗粒撞击碰壁前后的运动轨迹图像，从而能够对单个待测微米颗粒的运动进行有效成像，通过图像处理模块能够对单个待测微米颗粒撞击碰壁前后的运动轨迹图像进行处理，从而获得二值化图像以及单个待测微米颗粒的运动参数，通过数据修正模块能够拟合获得单个待测微米颗粒在入射过程中的加速度和反弹过程中的加速度，能够通过线性外推法获得单个待测微米颗粒撞击碰壁瞬间的入射速度和反弹速度，进而计算获取单个待测微米颗粒的临界粘附速度和恢复系数，修正流体曳力对颗粒运动的影响，有效提高了测量精度。但是，利用该方法时，只能针对单一颗粒进行测量，测量范围窄、测量的过程非常繁琐，且由于不能精确模拟实际工况使得测量误差较大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种颗粒黏附力和表面能的测量装置及使用方法，以便解决现有技术中只能针对单一颗粒进行测量，测量范围窄、测量的过程非常繁琐，且由于不能精确模拟实际工况使得测量误差较大的问题。
本发明的技术方案是：
一种颗粒黏附力和表面能的测量装置，包括支架，还包括：
玻璃管，竖直设置在所述支架上；
高速冲击装置，设置在所述玻璃管的上端口；
阻停器，设置在所述支架上，位于所述玻璃管的正下方；
图像采集装置，设置在所述支架上，位于所述玻璃管的下侧，用于采集玻璃管内的图像，所述图像采集装置、阻停器、高速冲击装置均与控制器电连接，所述控制器用于将所述图像采集装置、阻停器、高速冲击装置输入的数据进行处理，得到待测颗粒的黏附力和表面能的大小。
优选的，所述支架包括竖直设置的立柱，所述立柱的一端与底座可拆卸式连接，所述立柱上设置有上下布置的第一紧固环和第二紧固环，玻璃管连接在所述第一紧固环和第二紧固环上。
优选的，所述第一紧固环和第二紧固环的大小可调。
优选的，所述阻停器包括从下至上依次设置的底盘、压电传感器和标准金属片，所述底盘呈圆柱形且其一侧与立柱的下端固定连接，所述压电传感器与控制器电连接。
优选的，所述高速冲击装置包括空气压缩机、颗粒胶囊和高速气枪，所述空气压缩机的出口设置有电子阀，电子阀与控制器相连，电子阀的出口与高速气枪的进口连接，所述高速气枪的出口插装在所述玻璃管上端，所述颗粒胶囊可拆卸式装载在高速气枪内部。
优选的，所述颗粒胶囊包括第一封盖、颗粒基板、壳体、收集基板和第二封盖，其中，所述壳体包括圆筒形的外壳，所述外壳内套装固定隔热材料制作的筒体，所述筒体的两端面与外壳的两端面之间有高度差；在所述筒体的其中一端面上放置有颗粒基板，所述颗粒基板的上侧设置有第一封盖，所述第一封盖用于将颗粒基板压装在壳体的一端，在所述筒体的另一端面上放置有收集基板，所述收集基板的下侧设置有第二封盖，所述第二封盖用于将收集基板压装在壳体的另一端；所述壳体上开设有小孔，所述小孔用作颗粒胶囊的内腔与外界进行气流交换的通道。
上述的一种颗粒黏附力和表面能的测量装置的使用方法，包括以下步骤：
将待测颗粒放置在颗粒基板上，关紧第一封盖；
通过颗粒胶囊侧部小孔，将颗粒胶囊内部环境与外部控温控湿的装置相连，静置一段时间直到满足所需测量的温度和湿度要求后，使用密封针对颗粒胶囊进行内腔密封；
将颗粒胶囊放入高速气枪内，并调整好玻璃管和阻停器的位置；
调整好图像采集装置的位置，并启动图像采集装置开始图像拍摄工作；
开启压电传感器，进行数据采集工作；
基于空气压缩机和电子阀提供的初速度，经高速气枪将颗粒胶囊喷入玻璃管内；
颗粒胶囊停止运动后，取下颗粒胶囊，拆卸颗粒胶囊并取出颗粒基板和收集基板，获取含有全部脱离颗粒和未脱离颗粒的高分辨率图片，分析计算获得脱离颗粒和未脱离颗粒的尺寸分布，并通过下式计算得到临界颗粒直径：
其中，dc为颗粒的临界直径，dbmax是收集基板上脱离颗粒直径的最大值、dpmin是颗粒基板上颗粒直径的最小值；
对图像采集装置拍摄的照片进行处理分析，获得冲击速度；
基于压电传感器采集的数据，求取冲击时间；
利用下式基于颗粒脱离时黏附力和拉脱力相平衡的原理求取样品的黏附力和表面能，
其中，ρ为颗粒的密度，Fad和Ft分别为颗粒的黏附力和颗粒的拉脱力，ν和Δt分别为冲击速度和冲击时间，Г为颗粒的黏附表面能。
本发明提供的一种颗粒黏附力和表面能的测量装置及使用方法，可用于增材制造和绿色食品中粘性粉末的表征，其基于高速气流的冲击实验，通过监测颗粒胶囊冲击阻停器时的冲击过程以及留在颗粒基板上的颗粒和发生脱离的颗粒的尺寸分布，获得颗粒在发生脱离时的冲击速度和时间以及临界颗粒直径，进而根据颗粒黏附力计算理论和方法，低成本高效率地对不同温度和湿度下微米级颗粒的黏附特征进行测量和标定。
具体的，其通过高速气枪对颗粒胶囊提供初速度，确保颗粒胶囊内的颗粒能够发生脱离，通过紧固环的大小调整，适应不同尺寸的玻璃管的安装以及调整图像采集装置的拍摄范围，通过颗粒胶囊的封闭空间避免颗粒的动态压力和流体效应，最终通过对图像采集装置采集到的图像以及压电传感器的采样数据进行处理，得到冲击加速度和临界颗粒尺寸，最终通过数据处理模块得到待测粉末的黏附力和表面能大小。
本发明能为产品的生产制造提供便捷的颗粒黏附力和表面能的测量提供高效率、低成本的测量方法，有效实现了环境可控下大批量粉末的黏附力和表面能测量，为颗粒黏附力和表面能测量实验设计提供了切实可行的方案，整个操作十分便捷，测量范围广，可为大批量不同形状的粉末的黏附特性分析提供准确的理论和数据支持，实用性强，值得推广。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的局部结构图；
图3为本发明的颗粒胶囊的结构示意图；
图4为本发明的颗粒胶囊的剖视图；
图5为本发明的实验前颗粒基板上颗粒示意图；
图6为本发明的实验后收集基板上颗粒示意图；
图7为本发明的阻停器结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种颗粒黏附力和表面能的测量装置及使用方法，下面结合图1到图7的结构示意图，对本发明进行说明。
实施例1
本发明提供了一种颗粒黏附力和表面能的测量装置，如图1所示，该装置包括支架、玻璃管9、高速冲击装置、阻停器6和图像采集装置。
其中：
玻璃管9，竖直设置在支架上；
高速冲击装置，设置在玻璃管9的上端口；
阻停器6，设置在支架上，位于玻璃管9的正下方；
图像采集装置，设置在支架上，位于玻璃管9的下侧，用于采集玻璃管9内的图像，图像采集装置、阻停器6、高速冲击装置均与控制器电连接，控制器用于将图像采集装置、阻停器6、高速冲击装置输入的数据进行处理，得到待测颗粒的黏附力和表面能的大小。
支架的结构包括竖直设置的立柱4，立柱4的下端设置有螺纹连接端，其与底座7上表面开设的螺纹孔连接在一起，立柱4上设置有上下布置的第一紧固环3和第二紧固环5，第一紧固环3和第二紧固环5上连接有玻璃管9。为了适应连接不同直径大小的玻璃管9，第一紧固环3和第二紧固环5的大小均可以调整。
其中，玻璃管9的上端设置高速冲击装置，玻璃管9的正下方设置有阻停器6，阻停器6与立柱4的下端连接在一起。如图7所示，阻停器6的结构包括底盘6-3、压电传感器6-2和标准金属片6-1，底盘6-3呈圆柱形且位于最下端，其一侧与立柱4的下端固定连接，标准金属片6-1在底盘6-3的上侧，压电传感器6-2安装在底盘6-3和标准金属片6-1中间且与控制器电连接，三者通过黏接的方式固定在一起，压电传感器6-2用于测量颗粒胶囊10的冲击时间，标准金属片6-1用于辅助预估该冲击时间。
其中，如图2所示，高速冲击装置的结构包括空气压缩机1、颗粒胶囊10和高速气枪2，空气压缩机1的出口设置有电子阀，电子阀与控制器相连，电子阀的出口与高速气枪2的进口连接，高速气枪2的出口插装在玻璃管9上端，颗粒胶囊10装载在高速气枪2内部。
其中，如图3和图4所示，颗粒胶囊10的结构主要包括第一封盖10-1、第二封盖10-5、颗粒基板10-2、壳体10-3和收集基板10-4。其中，壳体10-3包括圆筒形的外壳10-3-1，外壳10-3-1内套装筒体10-3-3，且两者通过焊接的方式连接在一起，筒体10-3-3为隔热材料制作的，用于实现内外温度传导的隔离，筒体10-3-3的两端面与外壳10-3-1的两端面之间有高度差，用于形成台阶方便安装其他构件。在筒体10-3-3的其中一端面上放置有颗粒基板10-2，颗粒基板10-2的上侧设置有第一封盖10-1，第一封盖10-1用于将颗粒基板10-2压装在壳体10-3的一端，在筒体10-3-3的另一端面上放置有收集基板10-4，收集基板10-4的下侧设置有第二封盖10-5，第二封盖10-5用于将收集基板10-4压装在壳体10-3的另一端。颗粒基板10-2、收集基板10-4和筒体10-3-3之间的空间形成了独立且相对封闭的空间，用于装载待测颗粒和进行测量实验。其中，颗粒基板10-2和收集基板10-4均位于颗粒胶囊10内部，分别位于筒体10-3-3的上下端，且颗粒基板10-2和收集基板10-4的直径一致，均与外壳10-3-1匹配。第一封盖10-1和第二封盖10-5的横截面为T字形，分别与壳体10-3两端形成的台阶匹配组成可拆卸结构，实现对颗粒基板10-2和收集基板10-4的位置的固定，通过垂直拉伸第一封盖10-1和第二封盖10-5的方式完成与胶囊主体结构的安装和分离。颗粒基板10-2用于装载已分离成单个颗粒形状的待测粉末，收集基板10-4用于收集发生冲击碰撞时从颗粒基板脱离的颗粒。颗粒胶囊10的壳体10-3上开设有小孔10-3-2，小孔10-3-2用作颗粒胶囊10的内腔与外界进行气流交换的通道，用于通入一定湿度、温度的气体实现对待测粉末所处密闭空间的相关环境参数的调控。
玻璃管9的侧边还设置了作为图像采集装置的CCD相机8，CCD相机8固定连接在第二紧固环5上，可随紧固环3在立柱4上位置的变化调整拍摄范围，用于拍摄颗粒胶囊10发生冲击时的轨迹图像，为计算脱离颗粒的冲击速度提供位移数据，上述的所有装置均放置于透明箱体11内。
上述的CCD相机8、空气压缩机1、高速气枪2、压电传感器6-2分别与控制器电连接，控制器对相关数据进行处理，数据处理的内容包括：1自动导入分析CCD相机8拍摄的颗粒胶囊10冲击过程的轨迹照片，并获得冲击速度；2自动导入分析SEM拍摄的脱离颗粒和未脱离颗粒的高精度照片，并获得临界颗粒直径；3自动分析压电传感器6-2的采样数据，并获得冲击时间；4代入以上参数，计算得到待测颗粒的黏附力和表面能的大小。
实验前，可通过小孔10-3-2抽空内腔气体形成真空，再根据实验要求经由小孔10-3-2通入一定温度和湿度的气体，使得颗粒胶囊10内部的温度和湿度达到预定的要求。调节好颗粒胶囊10内部的温度和湿度后，在小孔10-3-2上插装密封针，堵塞小孔10-3-2使得颗粒胶囊10的内腔形成稳定、独立的密封空间。将颗粒胶囊10装载在高速气枪2内，高速气枪2用于给颗粒胶囊10提供在玻璃管9内运动的初速度，且可通过调节空气压缩机1出口设置的电子阀，调节该初速度的大小。空气压缩机1通过电子阀控制高速气枪2提供高速冲击气体使在玻璃管9内运动的颗粒胶囊10具有相同的初速度。
实验中，高速气枪2将颗粒胶囊10打出之后，颗粒胶囊10在玻璃管9内运动，当其运动到阻停器6上端与阻停器6上表面碰撞时，阻停器6可以使颗粒胶囊10停止运动，使得颗粒胶囊10内的部分颗粒能够发生脱离，并从颗粒基板10-2上转移到收集基板10-4上。压电传感器6-2用于测量颗粒胶囊10和阻停器6发生冲击碰撞时的冲击时间，压电传感器的采样精度不低于2MHz。根据CCD相机8拍摄的颗粒胶囊10撞击阻停器6前后的图片得到颗粒胶囊10发生冲击时瞬间的位移，根据冲击速度等于冲击位移与CCD帧时长之比的关系得到颗粒胶囊10的冲击速度；根据冲击时压电传感器感应颗粒胶囊10和阻停器6上标准金属片的碰撞的电信号的出现和消失，得到冲击时间；再根据冲击加速度等于冲击速度与冲击时间之比得到颗粒胶囊10的冲击加速度。
颗粒胶囊10内颗粒基板10-2和收集基板10-4上的颗粒用于后续拍摄颗粒直径照片，若条件允许可采用SEM等超高清晰度摄影方式对颗粒直径进行图像拍摄，方法为将颗粒基板10-2和收集基板10-4取下后，固定在SEM装置的拍摄底座上，在真空环境下通过探测器捕获的电子信号分析得到颗粒的高清晰度图像，颗粒基板10-2和收集基板10-4上的颗粒大致分布情况如图5和图6所示，由于直径更大的颗粒较容易脱离，因此收集基板10-4上的颗粒的直径都大于颗粒基板10-2上的颗粒的直径。测量颗粒直径时，通过SEM装置拍摄两块基板上颗粒的高清图像，并根据放大倍数得到颗粒高清图片的比例尺，将图片导入分析软件进行分析获得两块基板上所有颗粒的直径。求出颗粒基板10-2和收集基板10-4上的颗粒的平均直径后，两者平均值相加再平均就能得到颗粒脱离的临界直径。
使用本发明提供的颗粒黏附力和表面能的测量装置测量颗粒黏附力和表面能的方法步骤如下：
步骤1：将准备好的待测颗粒放置在颗粒基板10-2上，关上第一封盖10-1并确认已关紧；
步骤2：通过颗粒胶囊10侧部小孔10-3-2，将颗粒胶囊10内部环境与外部控温控湿的装置相连，静置一段时间直到满足所需测量的温度和湿度要求后，使用密封针对颗粒胶囊10进行内腔密封；
步骤3：将颗粒胶囊10放入高速气枪2内，并调整好玻璃管9和阻停器6的位置；
步骤4：调整好CCD相机8的位置，并启动CCD相机8开始图像拍摄工作；
步骤5：开启压电传感器6-2，进行数据采集工作；
步骤6：基于空气压缩机和电子阀提供的初速度，经高速气枪2将颗粒胶囊10喷入玻璃管9内；
步骤7：颗粒胶囊10停止运动后，取下颗粒胶囊10，拆卸颗粒胶囊10并取出颗粒基板10-2和收集基板10-4，采用SEM获得含有全部脱离颗粒和未脱离颗粒的高分辨率图片，分析计算获得脱离颗粒和未脱离颗粒的尺寸分布，并通过下式计算得到临界颗粒直径：
其中，dc为颗粒的临界直径，dbmax是收集基板10-4上脱离颗粒直径的最大值、dpmin是颗粒基板10-2上颗粒直径的最小值。
步骤8：对CCD相机8拍摄的照片进行处理分析，获得冲击速度；基于压电传感器6-2采集的数据，求取冲击时间；
步骤9：利用下式基于颗粒脱离时黏附力和拉脱力相平衡的原理求取样品的黏附力和表面能，
其中，ρ为颗粒的密度，Fad和Ft分别为颗粒的黏附力和颗粒的拉脱力，ν和Δt分别为冲击速度和冲击时间，Г为颗粒的黏附表面能。
在本发明中，对于颗粒分散装置由于已有较为成熟的方式和装置因此不在本专利中的实施方式进行具体描述。此外，对于颗粒直径图片的拍摄有SEM等多种微观摄像方法，测量装置也多种多样，因此本专利对这部分内容只提及代表性的测量方法而不进行结构的设计和说明图中的表达，技术人员可自行选择。
在本发明中，除了如图3所示的圆形颗粒胶囊10作为实验承载颗粒的装置外，本领域技术人员也可通过具有相同功能的不同形状的具有一定密封功能的实验装置满足实际测量仪器的匹配需要。
在本发明中，高速气枪2装置用于提供冲击速度，也可采用压缩弹簧喷射的方式代替。
本发明提供的一种颗粒黏附力和表面能的测量装置，通过高速气枪2对颗粒胶囊10提供初速度，确保颗粒胶囊10内的颗粒能够发生脱离，通过紧固环3的大小调整，适应不同尺寸的玻璃管9的安装以及调整CCD相机8的拍摄范围，通过颗粒胶囊10的封闭空间避免颗粒的动态压力和流体效应。最终通过对CCD相机8和电子显微镜的图像以及压电传感器的采样数据进行处理，得到冲击加速度和临界颗粒尺寸，最终通过数据处理模块得到待测粉末的黏附力和表面能大小。
利用颗粒胶囊10内的粉末在冲击作用下发生脱离的现象进行颗粒黏附力和表面能的测量实验，其优势在于可以使用颗粒胶囊10装载筛选好的待测颗粒实现测试环境温度、湿度的可控化，也能真实反映粉末在增材制造和食品加工中颗粒所处的实际环境，同时，颗粒基板可同时装载大量多种颗粒进行测量，满足一次测量众多实验样本的要求，大大节约了测量时间。
本发明通过控制气枪的工况参数和金属材料的种类，间接控制测量时颗粒胶囊的冲击加速度，大大减少了实验测量参数的不确定性。此外，装置整体结构简单，不仅大大降低了检测成本，并且重复性实验操作简单，为黏附粉末加工行业的基材选择和模拟现实工况下颗粒的表面能提供了可靠的数据支持，为颗粒表面能的理论发展和实验优化提供了切实可行的方案，实用性强，值得推广。
以上公开的仅为本发明的较佳的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种颗粒黏附力和表面能的测量装置，包括支架，其特征在于，还包括：
玻璃管(9)，竖直设置在所述支架上；
高速冲击装置，设置在所述玻璃管(9)的上端口；
阻停器(6)，设置在所述支架上，位于所述玻璃管(9)的正下方；
图像采集装置，设置在所述支架上，位于所述玻璃管(9)的下侧，用于采集玻璃管(9)内的图像，所述图像采集装置、阻停器(6)、高速冲击装置均与控制器电连接，所述控制器用于将所述图像采集装置、阻停器(6)、高速冲击装置输入的数据进行处理，得到待测颗粒的黏附力和表面能的大小。
2.根据权利要求1所述的一种颗粒黏附力和表面能的测量装置，其特征在于，所述支架包括竖直设置的立柱(4)，所述立柱(4)的一端与底座(7)可拆卸式连接，所述立柱(4)上设置有上下布置的第一紧固环(3)和第二紧固环(5)，玻璃管(9)连接在所述第一紧固环(3)和第二紧固环(5)上。
3.根据权利要求2所述的一种颗粒黏附力和表面能的测量装置，其特征在于，所述第一紧固环(3)和第二紧固环(5)的大小可调。
4.根据权利要求2所述的一种颗粒黏附力和表面能的测量装置，其特征在于，所述阻停器(6)包括从下至上依次设置的底盘(6-3)、压电传感器(6-2)和标准金属片(6-1)，所述底盘(6-3)呈圆柱形且其一侧与立柱(4)的下端固定连接，所述压电传感器(6-2)与控制器电连接。
5.根据权利要求1所述的一种颗粒黏附力和表面能的测量装置，其特征在于，所述高速冲击装置包括空气压缩机(1)、颗粒胶囊(10)和高速气枪(2)，所述空气压缩机(1)的出口设置有电子阀，电子阀的出口与高速气枪(2)的进口连接，所述高速气枪(2)的出口插装在所述玻璃管(9)上端，所述颗粒胶囊(10)可拆卸式装载在高速气枪(2)内部。
6.根据权利要求5所述的一种颗粒黏附力和表面能的测量装置，其特征在于，所述颗粒胶囊(10)包括第一封盖(10-1)、颗粒基板(10-2)、壳体(10-3)、收集基板(10-4)和第二封盖(10-5)，其中，所述壳体(10-3)包括圆筒形的外壳(10-3-1)，所述外壳(10-3-1)内套装固定隔热材料制作的筒体(10-3-3)，所述筒体(10-3-3)的两端面与外壳(10-3-1)的两端面之间有高度差；在所述筒体(10-3-3)的其中一端面上放置有颗粒基板(10-2)，所述颗粒基板(10-2)的上侧设置有第一封盖(10-1)，所述第一封盖(10-1)用于将颗粒基板(10-2)压装在壳体(10-3)的一端，在所述筒体(10-3-3)的另一端面上放置有收集基板(10-4)，所述收集基板(10-4)的下侧设置有第二封盖(10-5)，所述第二封盖(10-5)用于将收集基板(10-4)压装在壳体(10-3)的另一端；所述壳体(10-3)上开设有小孔(10-3-2)，所述小孔(10-3-2)用作颗粒胶囊(10)的内腔与外界进行气流交换的通道。
7.根据权利要求6所述的一种颗粒黏附力和表面能的测量装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
将待测颗粒放置在颗粒基板(10-2)上，关紧第一封盖(10-1)；
通过颗粒胶囊(10)侧部小孔(10-3-2)，将颗粒胶囊(10)内部环境与外部控温控湿的装置相连，静置一段时间直到满足所需测量的温度和湿度要求后，使用密封针对颗粒胶囊(10)进行内腔密封；
将颗粒胶囊(10)放入高速气枪(2)内，并调整好玻璃管(9)和阻停器(6)的位置；
调整好图像采集装置的位置，并启动图像采集装置开始图像拍摄工作；
开启压电传感器(6-2)，进行数据采集工作；
基于空气压缩机和电子阀提供的初速度，经高速气枪(2)将颗粒胶囊(10)喷入玻璃管(9)内；
颗粒胶囊(10)停止运动后，取下颗粒胶囊(10)，拆卸颗粒胶囊(10)并取出颗粒基板(10-2)和收集基板(10-4)，获取含有全部脱离颗粒和未脱离颗粒的高分辨率图片，分析计算获得脱离颗粒和未脱离颗粒的尺寸分布，并通过下式计算得到临界颗粒直径：
其中，dc为颗粒的临界直径，dbmax是收集基板(10-4)上脱离颗粒直径的最大值、dpmin是颗粒基板(10-2)上颗粒直径的最小值；
对图像采集装置拍摄的照片进行处理分析，获得冲击速度；
基于压电传感器(6-2)采集的数据，求取冲击时间；
利用下式基于颗粒脱离时黏附力和拉脱力相平衡的原理求取样品的黏附力和表面能，
其中，ρ为颗粒的密度，Fad和Ft分别为颗粒的黏附力和颗粒的拉脱力，ν和Δt分别为冲击速度和冲击时间，Г为颗粒的黏附表面能。
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