一種接觸角演示測量教具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種接觸角演示測量教具，其特征是呈水平設(shè)置位于底板上方的載物臺，載物臺可放置載玻片，載物臺的中心開設(shè)有圓形通孔；載物臺圓形通孔的下方設(shè)置洗耳球，洗耳球的管口上套裝一只可以由洗耳球充氣的氣球，氣球在泄氣狀態(tài)下收納在載物臺的圓形通孔中，氣球在充氣狀態(tài)下自圓形通孔中凸出在載物臺的上臺面上；在載物臺的相對兩側(cè)分別設(shè)置背光光源和攝像機，背光光源是以載物臺的上表面為投照面，背光光源、載物臺的上表面，以及攝像頭三者中心處在同一直線上。本發(fā)明既可以利用充氣氣球的形態(tài)變化模擬不同浸潤性材料表面上液滴的狀態(tài)變化，使得對于材料表面浸潤性能的教學(xué)過程更加直觀，也可以對接觸角進行實際測量。
【專利說明】一種接觸角演示測量教具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種接觸角演示測量教具，屬于教具領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]接觸角是指在氣、液、固三相交點處所作的氣-液界面的切線穿過液體與固-液交界線之間的夾角Θ，是潤濕程度的量度。若θ〈90°，則固體表面是親水性的，即液體較易潤濕固體，其角越小，表示潤濕性越好；若θ>90°，則固體表面是疏水性的，即液體不容易潤濕固體，容易在表面上移動。
[0003]接觸角能直觀地反映出液體對固體的浸潤程度，是反映材料表面浸潤性質(zhì)的重要參數(shù)，因此，在生產(chǎn)和科技等相關(guān)領(lǐng)域?qū)佑|角進行測量和研究必不可少。對材料浸潤程度進行定性演示與定量測量也是教學(xué)過程的一個重要環(huán)節(jié)，有助于學(xué)生深入理解和掌握該方面的知識。而市場上已有的接觸角測量儀體積都較大，不便于在課堂上演示，更不方便讓學(xué)生自己動手測量，另外，已有的接觸角測量儀價格昂貴，不利于在學(xué)校范圍內(nèi)推廣。教師只能教授理論知識，學(xué)生難以深刻理解。因此，有必要開發(fā)一種便于學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)的接觸角測量儀教具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種接觸角演示測量教具，以便于針對反映材料表面浸潤性質(zhì)的接觸角的問題能有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)和教師的教學(xué)。
[0005]本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明一種接觸角演示測量教具，其特點是:
[0007]在底板上、位于底板的中部、通過載物臺支架呈水平設(shè)置位于底板的上方的載物臺，所述載物臺可以用于放置載玻片，在所述載物臺的中心開設(shè)有圓形通孔；
[0008]在所述載物臺圓形通孔的下方設(shè)置洗耳球，所述洗耳球的管口上套裝一只可以由洗耳球充氣的氣球，所述氣球在泄氣狀態(tài)下收納在載物臺的圓形通孔中，所述氣球在充氣狀態(tài)下自所述圓形通孔中凸出在載物臺的上臺面上；
[0009]在所述載物臺的相對兩側(cè)分別設(shè)置背光光源和攝像機，所述背光光源是以載物臺的上表面為投照面，所述背光光源、載物臺的上表面以及攝像頭，三者中心處在同一直線上。
[0010]本發(fā)明一種接觸角演示測量教具，其特點也在于:在所述底板的一側(cè)，呈豎直設(shè)置光源臺架，所述背光光源安裝在所述光源臺架上；在所述底板的另一側(cè)，呈豎直設(shè)置攝像支架，所述攝像頭安裝在所述攝像支架上。
[0011]在所述光源臺架的頂端通過鉸鏈設(shè)置多自由度懸臂，在所述多自由度懸臂的前端安裝微量注射器，調(diào)節(jié)所述多自由度懸臂可以使微量注射器以注射頭呈豎直向下的姿態(tài)位于載物臺的正上方；或是使微量注射器與多自由度懸臂收折為合攏狀態(tài)。[0012]所述背光光源為可調(diào)亮度單色冷光LED燈。
[0013]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
[0014]1、本發(fā)明一物多用，一是利用充氣氣球膨脹過程的形態(tài)變化模擬不同浸潤性材料表面液滴的形態(tài)變化，使得對于材料表面浸潤性能的教學(xué)過程更加直觀；另一是可以將待測材料置于載玻片上，在待測材料上滴上液滴，利用背光光源和攝像頭，捕捉清晰的液滴形態(tài)圖片，并進一步通過計算機軟件處理，實際測得接觸角；
[0015]2、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低，可以廣泛在教學(xué)中配合使用；
[0016]3、本發(fā)明利用安裝在光源臺架上的多自由度懸臂，通過折疊方式控制微量注射器的位置，使操作過程更加方便，也使整臺教具在未使用狀態(tài)下體積最小，易于存放。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明氣球演示教學(xué)過程的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明進行接觸角測量的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明收折狀態(tài)示意圖；
[0020]圖中標(biāo)號:I光源臺架；2多自由度懸臂；3微量注射器；4背光光源；5洗耳球；6氣球；7載物臺；8載物臺支架；9底板；10攝像頭；11支架；12傳導(dǎo)線；13計算機；14液滴；15載玻片。
【具體實施方式】
[0021]參見圖1、圖2和圖3，本實施例中接觸角演示測量教具的結(jié)構(gòu)設(shè)置為:
[0022]在底板9上、位于底板9的中部、通過載物臺支架8呈水平設(shè)置位于底板9的上方的載物臺7，載物臺7可以用于放置載玻片15，在載物臺7的中心開設(shè)有圓形通孔。
[0023]在載物臺7的下方設(shè)置洗耳球5，洗耳球5的管口上套裝一只可以由洗耳球充氣的氣球6，氣球6在泄氣狀態(tài)下收納在載物臺7的圓形通孔中，氣球6在充氣狀態(tài)下自圓形通孔中凸出在載物臺7的上臺面上。
[0024]在載物臺7的相對兩側(cè)分別設(shè)置背光光源4和攝像機10，背光光源4是以載物臺7的上表面為投照面，背光光源4、載物臺7的上表面以及攝像頭10，三者的中心處在同一直線上。
[0025]具體實施中，相應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)置也包括:
[0026]在底板9的一側(cè)，呈豎直設(shè)置光源臺架1，背光光源4安裝在光源臺架I ;在底板9的另一側(cè)，呈豎直設(shè)置攝像支架11，攝像頭10安裝在攝像支架11上。
[0027]在光源臺架I的頂端通過鉸鏈設(shè)置多自由度懸臂2，在多自由度懸臂2的前端安裝微量注射器3，調(diào)節(jié)多自由度懸臂2可以使微量注射器3以注射頭呈豎直向下的姿態(tài)位于載物臺7的正上方；或是使微量注射器3與多自由度懸臂2收折為合攏狀態(tài)(圖3所示)。
[0028]背光光源4為可調(diào)亮度單色冷光LED燈。
[0029]微量注射器3的針管活塞的線性擠壓作用，可以使得對滴落液滴14的大小控制得更加精確。
[0030]工作原理:
[0031]當(dāng)載物臺上不放置載玻片時，擠壓洗耳球，使氣球隨之逐漸膨脹，以氣球的膨脹過程模擬液體對固體材料的浸潤程度；當(dāng)載物臺上放置載玻片時，將待測材料置于載玻片上，同時將攝像機10通過信號傳導(dǎo)線12與計算機13相連接，將微量注射器中的液體滴到待測材料上，通過計算機軟件處理最終測得不同材料表面的接觸角。
[0032]氣球演示模擬過程:
[0033]如圖1所示，打開背光光源4，擠壓洗耳球5，隨著氣體的進入，氣球6逐漸膨脹并凸出于載物臺7的上表面，從載物臺7的側(cè)面可以看到氣球由扁平狀逐漸變?yōu)轱枬M的球狀，所見到的氣球膨脹過程形狀的變化，就是材料由親水到疏水時表面液滴的形狀變化，通過攝像頭將演示過程實時傳輸?shù)接嬎銠C，并可以通過投影儀進行展示。
[0034]測量過程:
[0035]如圖2所示，打開背光光源4，將待測材料通過載玻片置于載物臺7上，利用多自由度懸臂2調(diào)節(jié)微量注射器3的位置，使注射頭與載物臺7距離適宜，擠壓微量注射器3的活塞，使液體滴落，調(diào)節(jié)背光光源4的亮度及攝像頭10的清晰度，捕捉待測材料表面清晰的液滴圖片，通過計算機軟件處理測得接觸角；重復(fù)上述步驟，繼續(xù)下組測量。
【權(quán)利要求】
1.一種接觸角演示測量教具，其特征是: 在底板(9)上、位于底板(9)的中部、通過載物臺支架(8)呈水平設(shè)置位于底板(9)的上方的載物臺(7)，所述載物臺(7)可以用于放置載玻片(15)，在所述載物臺(7)的中心開設(shè)有圓形通孔； 在所述載物臺圓形通孔的下方設(shè)置洗耳球(5)，所述洗耳球(5)的管口上套裝一只可以由洗耳球充氣的氣球(6)，所述氣球(6)在泄氣狀態(tài)下收納在載物臺(7)的圓形通孔中，所述氣球(6)在充氣狀態(tài)下自所述圓形通孔中凸出在載物臺(7)的上臺面上； 在所述載物臺(7)的相對兩側(cè)分別設(shè)置背光光源(4)和攝像機(10)，所述背光光源(4)是以載物臺(7)的上表面為投照面，所述背光光源(4)、載物臺(7)的上表面以及攝像頭(10)，三者中心處在同一直線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸角演示測量教具，其特征是:在所述底板(9)的一側(cè)，呈豎直設(shè)置光源臺架(1)，所述背光光源(4)安裝在所述光源臺架(1)上；在所述底板(9)的另一側(cè)，呈豎直設(shè)置攝像支架(11)，所述攝像頭(10)安裝在所述攝像支架(11)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接觸角演示測量教具，其特征是:在所述光源臺架(1)的頂端通過鉸鏈設(shè)置多自由度懸臂(2)，在所述多自由度懸臂(2)的前端安裝微量注射器(3)，調(diào)節(jié)所述多自由度懸臂(2)可以使微量注射器(3)以注射頭呈豎直向下的姿態(tài)位于載物臺(7)的正上方；或是使微量注射器(3)與多自由度懸臂(2)收折為合攏狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的接觸角演示測量教具，其特征是:所述背光光源(4)為可調(diào)亮度單色冷光LED燈。`
【文檔編號】G09B23/00GK103871302SQ201410116897
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】薛長國, 夏玲燕, 滕艷華, 程韋, 劉小偉, 李長鵬, 謝爾農(nóng) 申請人:安徽理工大學(xué)