氣泡滾動(dòng)角測試儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣泡滾動(dòng)角測試儀，具體為一種用于測量氣泡在浸沒于液體中的樣品表面滾動(dòng)時(shí)滾動(dòng)角大小的測量儀器。
【背景技術(shù)】
[0002]滾動(dòng)角測量是表征一個(gè)特定表面潤濕性的重要方法，也是常用的一種測量材料表面潤濕性的方法。液滴滾動(dòng)角是指液滴在傾斜表面上剛好發(fā)生滾動(dòng)時(shí)，傾斜表面與水平面所形成的臨界角度，即當(dāng)液滴放置在固體傾斜表面而達(dá)到一種滾動(dòng)前的臨界狀態(tài)時(shí)，固體表面傾斜的角度，通常以α表示。目前市面上已經(jīng)存在測量液滴滾動(dòng)角的滾動(dòng)角測試儀，其測量原理為在某一水平放置的樣品上滴上一個(gè)小液滴，然后將樣品繞一個(gè)與水平面平行的軸轉(zhuǎn)動(dòng)使其傾斜；在此過程中，樣品的傾斜角度不斷加大，并用攝像機(jī)觀察液滴的情況；當(dāng)液滴剛開始滾動(dòng)時(shí)記錄樣品與水平面所形成的傾角即為液滴滾動(dòng)角。
[0003]現(xiàn)有的液滴滾動(dòng)角測試儀由于其空間結(jié)構(gòu)限制使其只能安裝體積不能太大的攝像機(jī)，即清晰度較差的小型攝像機(jī)，因此液滴滾動(dòng)角測量結(jié)果的準(zhǔn)確性會(huì)受到影響；同時(shí)，現(xiàn)有的液滴滾動(dòng)角測試儀由于其空間結(jié)構(gòu)的限制使其無法與其他實(shí)驗(yàn)裝置、觀察測量系統(tǒng)對(duì)接。而如果將現(xiàn)有的液滴滾動(dòng)角測試儀的空間結(jié)構(gòu)改造為能夠與大型攝像機(jī)對(duì)接，則液滴滾動(dòng)角測試儀的制造成本將大幅提升。
[0004]本發(fā)明提供了一種氣泡滾動(dòng)角測試儀，在此之前，從未有人使用氣泡滾動(dòng)角表征材料的性能，也沒有相應(yīng)的專用實(shí)驗(yàn)裝置測量氣泡滾動(dòng)角，該發(fā)明填補(bǔ)了本技術(shù)領(lǐng)域的這一空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種氣泡滾動(dòng)角測試儀，進(jìn)而更加準(zhǔn)確、方便地測定材料的氣泡滾動(dòng)角，進(jìn)而表征材料表面的親疏氣性等性能。
[0006]本發(fā)明第一方面涉及一種氣泡滾動(dòng)角測試儀，其包括檢測裝置15、光源3和觀測裝置1 ;其中所述檢測裝置15能圍繞主軸5轉(zhuǎn)動(dòng)；所述觀測裝置1能夠觀測到氣泡的運(yùn)動(dòng)情況；
[0007]所述檢測裝置15包括樣品夾持裝置、打氣泡裝置14和能測定所述主軸5轉(zhuǎn)動(dòng)角度的角度傳感器7 ;所述樣品夾持裝置包括豎直的底板13、與所述底板13側(cè)面垂直相連的樣品臺(tái)支撐板12以及位于所述樣品臺(tái)支撐板12下方并與其密閉連接的中空透明樣品盒8;所述樣品盒8內(nèi)部頂端設(shè)有固定在所述樣品臺(tái)支撐板12下方的用于固定放置待測樣品10的樣品臺(tái)11 ;所述主軸5位于所述檢測裝置15的一端與所述底板13剛性連接；所述光源3產(chǎn)生的光線能夠透過所述樣品盒8 ;所述樣品盒8上部具有均能開閉的進(jìn)水排水管9和排氣口，下部具有能開閉的樣品盒蓋2 ;
[0008]所述打氣泡裝置14包括氣體產(chǎn)生裝置和氣體輸送管道，其中所述氣體輸送管道的一端與所述氣體產(chǎn)生裝置氣體連通，另一端穿過所述樣品臺(tái)支撐板12通至所述待測樣品10的底面下方。所述樣品盒8由石英等透明材料制成。優(yōu)選地，所述光源3位于所述底板13和所述樣品盒8之間。
[0009]其中所述氣泡滾動(dòng)角的概念與液滴滾動(dòng)角類似，是指樣品完全浸沒于液體中并使樣品由水平面逐漸傾斜時(shí)，附著在樣品底面的氣泡在傾斜表面上剛好發(fā)生滾動(dòng)時(shí)，傾斜表面與水平面所形成的臨界角度，即當(dāng)氣泡放置在完全浸沒在水中的固體傾斜底面而達(dá)到一種滾動(dòng)前的臨界狀態(tài)時(shí)，固體表面傾斜的角度，本文中以β表示。測量液滴滾動(dòng)角和測量氣泡滾動(dòng)角最大的不同就在于液滴滾動(dòng)角的樣品放置于空氣中，而氣泡滾動(dòng)角的樣品要求完全浸沒于液體中。
[0010]在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述檢測裝置15整體可360°圍繞所述主軸5轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣設(shè)置的目的一方面為便于放置或取出樣品，當(dāng)放置或取出樣品時(shí)，可將所述樣品盒蓋2旋轉(zhuǎn)至最上方，從而方便放置或取出樣品；另一方面為當(dāng)將所述樣品盒蓋2旋轉(zhuǎn)至最下方時(shí)便于從所述樣品盒8中排水。
[0011]在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述氣體輸送管道的一端位于所述待測樣品10底面下方l_3mm處。
[0012]在本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述氣體輸送管道的一端位于所述待測樣品10底面正中間。這樣的情況下，產(chǎn)生的氣泡更便于通過觀測裝置1觀察。
[0013]在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述氣體產(chǎn)生裝置14為通過精密滾珠絲杠來精確控制活塞移動(dòng)量的注射器。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述觀測裝置1為任何體積大小的攝像機(jī)或其他觀測系統(tǒng)。
[0014]在本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述攝像機(jī)為大倍數(shù)高清高速攝像機(jī)。
[0015]在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述打氣泡裝置14中的氣體產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的氣泡位置與大小可控。產(chǎn)生的氣泡位置與大小可控更便于觀測裝置1的觀測，進(jìn)而提高測定結(jié)果準(zhǔn)確性。其中氣泡的大小對(duì)氣泡滾動(dòng)角的測定具有一定的影響，所述氣泡的內(nèi)氣體的體積優(yōu)選為6-30 μ L，更優(yōu)選為10-25 μ L。
[0016]該裝置的操作原理如下:首先通過轉(zhuǎn)動(dòng)主軸5將樣品臺(tái)11下表面調(diào)至水平，再開啟樣品盒蓋2將待測樣品10固定在所述樣品臺(tái)11上并蓋緊所述樣品盒蓋2 ;測定過程中，優(yōu)選地所述待測樣品10下表面一中線與所述主軸5軸線重合。通過進(jìn)水排水管9將液體注滿樣品盒8，打開光源3使光線透過樣品盒8，通過觀測裝置1觀察待測樣品10下表面。精確控制氣泡產(chǎn)生裝置使其在液體中打出氣泡，氣泡上浮并停留在待測樣品10下表面；優(yōu)選地調(diào)節(jié)氣體輸送管道位于所述待測樣品10下的一端，使產(chǎn)生的氣泡正好可以停留在待測樣品10下表面的中線位置處。轉(zhuǎn)動(dòng)主軸5，當(dāng)氣泡剛剛開始相對(duì)待測樣品10滾動(dòng)時(shí)記錄此時(shí)主軸5相對(duì)于水平面的轉(zhuǎn)角α 10轉(zhuǎn)動(dòng)主軸5將待測樣品10下表面調(diào)至水平，再往待測樣品10下表面上打一個(gè)氣泡，向另一方向轉(zhuǎn)動(dòng)主軸5直至氣泡剛剛開始相對(duì)待測樣品10滾動(dòng)時(shí)記錄此時(shí)主軸5相對(duì)于水平面的轉(zhuǎn)角α2。氣泡滾動(dòng)角β = (I αι| + | α2|)/2，β角即為氣泡滾動(dòng)角，為兩次測得的角度絕對(duì)值的平均值。
[0017]本發(fā)明第二方面涉及根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的氣泡滾動(dòng)角測試儀用于測定固體親疏氣性質(zhì)的用途。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0019]1、在本發(fā)明的氣泡滾動(dòng)角測試儀之前，從未有人使用氣泡滾動(dòng)角表征材料的性能，也沒有相應(yīng)的專用實(shí)驗(yàn)裝置測量氣泡滾動(dòng)角，該發(fā)明填補(bǔ)了本技術(shù)領(lǐng)域的這一空白，可使用本發(fā)明的氣泡滾動(dòng)角測試儀測定樣品表面的親疏氣性能，當(dāng)然不排除本發(fā)明的裝置還可以用于其他性能的測定或表征。
[0020]2、本發(fā)明的氣泡滾動(dòng)角測試儀解決了現(xiàn)有的液滴滾動(dòng)角測試儀由于其空間結(jié)構(gòu)限制使其只能安裝清晰度較差的小型攝像機(jī)的問題；本發(fā)明中全新的檢測裝置、打氣泡裝置和角度傳感器的空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使其可以使用任何體積大小的攝像機(jī)(例如大倍數(shù)高清高速攝像機(jī))或其他觀測系統(tǒng)觀察樣品和氣泡而不僅限于小型攝像機(jī)，使得其可以使用大體積攝像機(jī)，同時(shí)這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也可以方便地將該儀器作為一個(gè)模塊與其他實(shí)驗(yàn)裝置、觀察測量系統(tǒng)對(duì)接。
[0021]3、本發(fā)明的氣泡滾動(dòng)角測試儀能夠在樣品表面產(chǎn)生大小可控的氣泡并且可以控制氣泡的位置，這用現(xiàn)有儀器是無法實(shí)現(xiàn)的，更便于檢測裝置對(duì)氣泡的觀測。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的氣泡滾動(dòng)角測試儀整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明的氣泡滾動(dòng)角測試儀中檢測裝置部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]其中各附圖