RU106749U1

RU106749U1 - DEVICE FOR DETERMINING ADHESION OF NANO- AND MICROPARTICLES TO SOLID SURFACES

Info

Publication number: RU106749U1
Application number: RU2011102501/28U
Authority: RU
Inventors: Юрий Михайлович Евдокимов; Галина Львовна Олиференко; Валентина Кузьмовна Коноплина; Татьяна Александровна Иванкина; Андрей Николаевич Иванкин
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2011-07-20

Abstract

Устройство для определения адгезии нано- и микрочастиц к твердым поверхностям, включающее держатель для закрепления подложки с образцом, приспособление для отрыва частиц с поверхности подложки и приспособление для подсчета числа частиц, отличающееся тем, что приспособление для отрыва частиц с поверхности подложки выполнено с возможностью опрокидывания держателя посредством шарнира, установленного в нижней части металлического цилиндра, в верхней части которого установлен держатель. A device for determining the adhesion of nano- and microparticles to solid surfaces, including a holder for fixing the substrate with the sample, a device for tearing particles from the surface of the substrate and a device for counting the number of particles, characterized in that the device for tearing particles from the surface of the substrate is configured to tilt the holder by means of a hinge mounted in the lower part of the metal cylinder, in the upper part of which a holder is mounted.

Description

Заявляемое техническое решение относится к области количественной оценки адгезии мелкодисперсных порошков к твердым поверхностям, что представляет большой интерес для решения ряда научных и технических проблем.The claimed technical solution relates to the field of quantitative assessment of the adhesion of fine powders to solid surfaces, which is of great interest for solving a number of scientific and technical problems.

Адгезия порошков, особенно диэлектриков (пыль, уголь, оксиды металлов и т.д.), к поверхностям из стекла, металла, полимеров, керамики, древесины возникает во многих научных и технических процессах, а также в быту и природе, что в ряде случаев приводит к нежелательному запылению твердых поверхностей. Данное техническое решение может использоваться в электронной, пищевой и деревообрабатывающей промышленности, в порошковой металлургии, в медицинских учреждениях и в быту, в тех случаях, когда для борьбы с запылением важно оценить адгезию пыли к различным подложкам.The adhesion of powders, especially dielectrics (dust, coal, metal oxides, etc.) to surfaces made of glass, metal, polymers, ceramics, wood occurs in many scientific and technical processes, as well as in everyday life and nature, which in some cases leads to unwanted dusting of hard surfaces. This technical solution can be used in the electronic, food and wood processing industries, in powder metallurgy, in medical institutions and in everyday life, in cases where it is important to evaluate dust adhesion to various substrates to combat dusting.

Известны устройства для оценки степени прилипания различных порошков (алмазной крошки, древесной или цементной пыли и др.) к поверхностям из различных веществ - стекла, металла, синтетических полимеров, древесины, основанные на сдуве частиц с подложки и седиментации частиц в воздушном потоке или на отрыве частиц от поверхности под действием вибрационных, ультразвуковых, центробежных сил, а также сил электромагнитного поля. (А.Д.Зимон. Адгезия пыли и порошков, М.: Химия, 1980. - 432 с). Недостатками известных решений являются длительное время достижения результата определения и в большинстве случаев сложность устройства.Known devices for assessing the degree of adhesion of various powders (diamond dust, wood or cement dust, etc.) to surfaces of various substances - glass, metal, synthetic polymers, wood, based on blowing particles from the substrate and sedimentation of particles in the air stream or on separation particles from the surface under the influence of vibrational, ultrasonic, centrifugal forces, as well as electromagnetic field forces. (A.D. Zimon. Adhesion of dust and powders, M .: Chemistry, 1980. - 432 s). The disadvantages of the known solutions are the long time to achieve the result of the determination and, in most cases, the complexity of the device.

Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является устройство, включающее держатель для закрепления подложки с образцом, приспособление для отрыва частиц с поверхности подложки и приспособление для подсчета числа частиц (Л.А.Тюрикова. Определение адгезии порошков. - М.: Изд-во МЛТИ, 1975. - с.10-13). Держатель представляет собой цилиндрическое тело с винтовой нарезкой для закрепления на нем цилиндра со сквозным отверстием. На одном из концов этого цилиндра по всей его окружности расположен бортик. Подложка, например пленка полимера, к которой хотят измерить адгезию порошков, помещается на торцевую часть цилиндрического тела и прижимается бортиком полого цилиндра, который навинчивается на него. Определение адгезии частиц производится в центрифуге, подсчет числа частиц - с помощью микроскопа с осветителем.The closest analogue of the proposed technical solution is a device that includes a holder for fixing the substrate with the sample, a device for tearing particles off the surface of the substrate and a device for counting the number of particles (L.A. Tyurikova. Determination of powder adhesion. - M .: Publishing House of MLTI, 1975.- p.10-13). The holder is a cylindrical body with a screw thread for fixing a cylinder with a through hole on it. At one end of this cylinder, a rim is located around its circumference. The substrate, for example a polymer film, to which the adhesion of the powders is to be measured, is placed on the end part of the cylindrical body and pressed against the side of the hollow cylinder, which is screwed onto it. Particle adhesion is determined in a centrifuge, and the number of particles is counted using a microscope with a illuminator.

Недостатками данного устройства являются длительность процесса оценки адгезии и сложность аппаратурного оформления, обусловленная необходимостью использования лабораторной центрифуги.The disadvantages of this device are the duration of the adhesion evaluation process and the complexity of the hardware design, due to the need to use a laboratory centrifuge.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности устройства за счет сокращения времени испытаний и за счет упрощения устройства.The objective of the proposed technical solution is to increase the efficiency of the device by reducing test time and by simplifying the device.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в устройстве для определения адгезии нано- и микрочастиц к твердым поверхностям, включающем держатель для закрепления подложки с образцом, приспособление для отрыва частиц с поверхности подложки и приспособление для подсчета числа частиц, приспособление для отрыва частиц с поверхности подложки выполнено с возможностью опрокидывания держателя посредством шарнира, установленного в нижней части металлического цилиндра, в верхней части которого установлен держатель.The solution to this problem is provided by the fact that in the device for determining the adhesion of nano- and microparticles to solid surfaces, including a holder for fixing the substrate with the sample, a device for tearing particles off the surface of the substrate and a device for counting the number of particles, a device for tearing off particles from the surface of the substrate with the possibility of tipping the holder by means of a hinge installed in the lower part of the metal cylinder, in the upper part of which the holder is mounted.

Техническая сущность предложенного решения заключается в том, что за счет сокращения времени отрыва частиц от поверхности подложки и упрощения устройства увеличивается скорость и простота оценки адгезионного сродства материалов различной природы.The technical essence of the proposed solution lies in the fact that by reducing the time of separation of particles from the surface of the substrate and simplifying the device, the speed and simplicity of evaluating the adhesion affinity of materials of various nature increases.

Принципиальная схема предлагаемого устройства для определения адгезии нано- и микрочастиц к твердым поверхностям приведена на фиг.1.A schematic diagram of the proposed device for determining the adhesion of nano- and microparticles to solid surfaces is shown in figure 1.

Устройство для определения адгезии нано- и микрочастиц к твердым поверхностям содержит держатель 1, выполненный в виде металлического цилиндрика диаметром 1 см и высотой 2 см, в верхней торцевой части которого закрепляется подложка 2 толщиной около 1 мм, к которой проводится определение адгезионного сродства, со слоем нано- и микрочастиц диспергированного материала. Для закрепления подложки в верхней части цилиндрика-держателя 1 по окружности выполнен бортик 3 высотой 1 мм. В нижней части цилиндрика-держателя предусмотрен винт 4, позволяющий устанавливать держатель 1 на опрокидывающийся металлический цилиндр 5 диаметром 5 см и высотой 30 см. В нижней части цилиндра 5 установлен шарнир 6, позволяющий опрокидывать его вниз. Шарнир 6 прикреплен к штативу 7, внизу которого размещена стеклянная пластина 8, на которую ссыпаются частицы диспергированного материала.A device for determining the adhesion of nano- and microparticles to solid surfaces contains a holder 1 made in the form of a metal cylinder with a diameter of 1 cm and a height of 2 cm, in the upper end part of which a substrate 2 is fixed with a thickness of about 1 mm, to which the adhesion affinity is determined, with a layer nano- and microparticles of the dispersed material. To fix the substrate in the upper part of the holder cylinder 1, a side 3 is made around the circumference with a height of 1 mm. A screw 4 is provided in the lower part of the holder cylinder, which allows the holder 1 to be mounted on a tipping metal cylinder 5 with a diameter of 5 cm and a height of 30 cm. A hinge 6 is installed in the lower part of the cylinder 5, which allows it to be tipped down. The hinge 6 is attached to a tripod 7, the bottom of which is placed a glass plate 8, on which particles of dispersed material are poured.

Устройство работает следующим образом. Изготавливают цилиндрический диск (подложку 2) диаметром 1 см и толщиной около 1 мм, который закрепляют на торцевой части цилиндрика-держателя 1 с помощью бортика 3, выполненного по окружности цилиндрика-держателя 1. Нанесение частиц диспергированного материала на подложку 2 осуществляется каскадным способом. Для этого порошок смешивается со стеклянными шариками из расчета 1 г порошка на 50 г шариков, и смесь с помощью лопаточки наносится на подложку 2, закрепленную в держателе 1, а затем слегка стряхивается. После скатывания шариков на поверхности подложки 2 остаются частицы порошка в виде монослоя. Держатель 1 закрепляют с помощью винта 4 на металлическом цилиндре 5 диаметром 5 см и высотой 30 см. Затем держатель 1 вместе с цилиндром 5 опрокидывают вниз с помощью шарнира 6. Частицы диспергированного материала рассыпаются по стеклянной поверхности 8, и их количество тем меньше, чем больше величина адгезии испытуемого порошка к поверхности подложки 2. Используя устройство для подсчета количества частиц, приходящееся на единицу площади, например решетку с насечками в 1 мкм, применяемую для оптического микроскопа, производят расчет величины адгезионного сродства. Адгезионное сродство (γ) определяется по формуле:The device operates as follows. A cylindrical disk (substrate 2) is made with a diameter of 1 cm and a thickness of about 1 mm, which is fixed to the end part of the holder cylinder 1 with a side 3 made around the circumference of the holder cylinder 1. Particles of the dispersed material are applied to the substrate 2 in a cascade manner. To do this, the powder is mixed with glass balls at the rate of 1 g of powder per 50 g of balls, and the mixture is applied with a spatula to the substrate 2, fixed in the holder 1, and then slightly shaken off. After rolling the balls, powder particles remain in the form of a monolayer on the surface of the substrate 2. The holder 1 is fixed with a screw 4 on a metal cylinder 5 with a diameter of 5 cm and a height of 30 cm. Then the holder 1, together with the cylinder 5, is tipped down by a hinge 6. Particles of the dispersed material are scattered on the glass surface 8, and their quantity is smaller, the smaller the more the amount of adhesion of the test powder to the surface of the substrate 2. Using a device for counting the number of particles per unit area, for example a grating with notches of 1 μm, used for an optical microscope, calculate the value dgezionnogo affinity. Adhesive affinity (γ) is determined by the formula:

, ,

где N₀ - число частиц, первоначально находившихся на испытуемой поверхности;where N ₀ is the number of particles originally located on the test surface;

N - число частиц, оставшихся на подложке после испытания.N is the number of particles remaining on the substrate after the test.

Предлагаемое устройство позволяет проводить определение адгезионного сродства нано- и микрочастиц материалов различной природы к различным поверхностям. Высокая эффективность устройства достигается особым способом отрыва нано- и микрочастиц от подложки. Простота аппаратурного оформления позволяет использовать устройство в полевых условиях.The proposed device allows the determination of the adhesion affinity of nano- and microparticles of materials of various nature to various surfaces. The high efficiency of the device is achieved by a special method of detaching nano- and microparticles from the substrate. The simplicity of the hardware allows you to use the device in the field.

Claims

A device for determining the adhesion of nano- and microparticles to solid surfaces, including a holder for fixing the substrate with the sample, a device for tearing particles from the surface of the substrate and a device for counting the number of particles, characterized in that the device for tearing particles from the surface of the substrate is configured to tilt the holder by means of a hinge mounted in the lower part of the metal cylinder, in the upper part of which a holder is mounted.