The invention discloses a device for measuring the friction force of liquid drop on the solid surface, including a sample table, an image capturing system, a force measuring probe and a motion control system for driving the sample table to move relative to the force measuring probe in at least one dimension, the sample table is used for fixing the solid sample to be tested, the solid sample is used for placing the liquid drop to be tested, and the force measuring probe passes through the probe bracket Installed above the droplet, the force measuring probe includes a joint part with an elastic part and a joint part at the end of the elastic part. During the test, the joint part extends into the droplet to increase the joint force between the droplet and the force measuring probe. The elastic part is a tubular elastomer, which is used to generate elastic deformation when the force measuring probe and the sample table move relative to each other. The image capturing system is used to capture and insert the droplet Image and video of the inner force probe when it moves relative to the sample table. The device can accurately measure the friction force of liquid drop on the solid surface, which has the advantages of simple structure, high efficiency and low cost.
【技术实现步骤摘要】
一种测量液滴在固体表面摩擦力的装置
本专利技术所属界面分析测试领域,涉及一种界面摩擦力装置,特别涉及一种测量液滴在固体表面摩擦力的装置。
技术介绍
固液界面行为在我们的生活中无处不在,液滴在不同的材料或结构表面呈现出不同的浸润行为。以“荷叶”为代表的低黏附超疏水表面和以“红玫瑰”为代表的高黏附超疏水表面吸引了许多研究人员的关注,这两种不同的固液界面行为在人们的日常生活以及工业生产中都有着极其广泛的应用前景。由于低黏附超疏水表面与液滴的黏附性很小,导致液滴与超疏水表面具有较小摩擦力,液滴很容易从这种表面滚落,所以低黏附超疏水表面具有很强的自清洁性能力,防水防污能力以及防雾防霜冻的能力。基于这些性能,这种低黏附超疏水表面在生产生活中有许多应用,如应用在玻璃、水泥等建筑物上,可以使建筑物具有自清洁性能,减轻人工清洗难度;应用于室外的电线杆,太阳能电池板上可以减少雨雪的黏附;应用在纺织衣物方向,可以制作防雨服、挡雨帐篷和防水防污鞋子;应用在制作船舶方向,可以减小船舶行进过程中的阻力,减小能源消耗。液滴在高黏附超疏水表面往往具有较大的摩擦力,不易脱离高黏附超疏水表面,因此这种表面可以作为“机械手”来运输微量液滴,即通过这种具有高黏附的超疏水表面实现一些昂贵液滴的无损转移。该表面可应用在微流体设计领域,实现对微流体的流速和流量控制;可应用在液滴收集领域,如设计类似“蜘蛛网”的结构来收集空气中的水,供给缺水地区。通过研究固液界面行为,人们能在不同领域实现自清洁、吸附、抗结冰、抗粘附等功能。在固液界面行为中, ...
【技术保护点】
1.一种测量液滴在固体表面摩擦力的装置,其特征在于:所述装置包括样品台、液体进样系统、图像捕捉系统、测力探头和驱动样品台与测力探头发生至少一维相对运动的运动控制系统;/n所述样品台用于固定待测试的固体样品,固体样品上用于放置待测试的液滴;/n所述测力探头通过探头支架安装于液滴上方,测力探头包括具有弹性部和位于弹性部末端的结合部,测试时,所述结合部伸入到液滴内,用于增大液滴与测力探头的结合力;所述弹性部为管状弹性体,用于在测力探头与样品台发生相对运动时发生弹性形变;/n所述液体进样系统通过测力探头的管状弹性体将液体输送到待测试的固体样品表面;/n所述图像捕捉系统用于捕捉插入到液滴内的测力探头在与样品台发生相对运动时发生的弹性形变量,以及液滴的形状和液滴内部的荧光示踪粒子的运动轨迹。/n
【技术特征摘要】
1.一种测量液滴在固体表面摩擦力的装置,其特征在于:所述装置包括样品台、液体进样系统、图像捕捉系统、测力探头和驱动样品台与测力探头发生至少一维相对运动的运动控制系统;
所述样品台用于固定待测试的固体样品,固体样品上用于放置待测试的液滴;
所述测力探头通过探头支架安装于液滴上方,测力探头包括具有弹性部和位于弹性部末端的结合部,测试时,所述结合部伸入到液滴内,用于增大液滴与测力探头的结合力;所述弹性部为管状弹性体,用于在测力探头与样品台发生相对运动时发生弹性形变;
所述液体进样系统通过测力探头的管状弹性体将液体输送到待测试的固体样品表面;
所述图像捕捉系统用于捕捉插入到液滴内的测力探头在与样品台发生相对运动时发生的弹性形变量,以及液滴的形状和液滴内部的荧光示踪粒子的运动轨迹。
2.如权利要求1所述测量液滴在固体表面摩擦力的装置,其特征在于:所述液滴的大小为0.1微升~50微升。
3.如权利要求1所述测量液滴在固体表面摩擦力的装置,其特征在于:所述运动控制系统为三维移动平台,定义驱动样品台与测力探头发生相对运动的方向为主运动方向,所述图像捕捉系统拍摄方向与主运动方向垂直,所述主运动方向的相对运动速度为0.01毫米~20毫米每秒。
4.如权利要求3所述测量液滴在固体表面摩擦力的装置,其特征在于:沿着主运动方向,所述测力探头的结合部与液滴的接触面大于或等于弹性部与液滴接触面;所述测力探头的结合部形状是平板型、圆柱型、圆环型、椭圆环型、L型、V型、倒T型和M型中的任意一种。
5.如权利要求3所述运动控制系统,其特征在于:所述三维移动平台上设有调节水平度的调平支架,所述样品台安装于调平支架上。
6.如权利要求3所述运动控制系统,其特征在于:所述样品台上设有温控腔室,用于调节固体样品、液滴和周围温度,温控腔室上方设有便于测力探头相对运动的狭缝,温控腔室在垂直于主运动方向的两侧设有便于图像捕捉系统捕捉测试图像的透明窗户。
7.如权利要求1所述测量液滴在固体表面摩擦...
【专利技术属性】
技术研发人员:薛龙建,石奎,李利军,李倩,汪鑫,谭迪,张国栋,
申请(专利权)人:武汉大学,
类型:发明
国别省市:湖北;42
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