一种镓基液态金属的室温表面润湿性能测试装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种镓基液态金属的室温表面润湿性能测试装置及测试方法，测试装置包括：接触角测试仪，包括样品升降台和注射夹具；样品室，适于放置在所述样品升降台上，用于放置待测样品和酸性液滴，所述样品室为顶部开口的盒体，所述样品室的材质为耐酸石英玻璃；注射器，适于固定在所述注射夹具上，用于滴加镓基液态金属，所述注射器包括注射针筒和注射针头，所述注射针筒和所述注射针头的材质为聚四氟乙烯。本发明专利技术的测试装置由接触角测试仪、样品室与注射器结合，样品室可以盛放待测样品和酸性液滴，酸性溶液滴加后会挥发并充满样品室，从而去除镓基液态金属表面可能存在的氧化层，保护测试结果准确性。保护测试结果准确性。保护测试结果准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种镓基液态金属的室温表面润湿性能测试装置及测试方法


[0001]本专利技术涉及材料性能测试
，尤其涉及一种镓基液态金属的室温表面润湿性能测试装置及测试方法。

技术介绍

[0002]液态金属是指熔点较低的金属或者金属化合物，一般而言，其在常温下或者温度略高于常温的条件下就已熔化成为液态。常见的液态金属包括水银、钠钾合金、铯、金属镓以及镓基金属化合物。镓基液态金属既具有液态流体的流动性及优异的变形组合能力，又有金属的导电能力，是一种理想的柔性导体候选材料，因而在柔性电子领域有着巨大的应用潜力。
[0003]然而，镓基液态金属具有高表面张力和易氧化的特性，影响了其在柔性衬底表面的润湿铺展，使得柔性电路不易制备。开展镓基液态金属在柔性衬底表面的润湿改性及可靠测试，是实现其在柔性电路上应用的关键。
[0004]接触角测试是表征液态金属润湿性能的常用检验方法，为了避免测试过程中液态金属氧化导致的流动性不足，现有技术主要通过手套箱在氩气保护氛围下测试，或者通过特制接触角测试装置在真空条件下测试，这两种方法不仅对设备要求高、成本大且操作繁琐。此外，镓基液态金属极易氧化，容易出现实验前材料已氧化的问题，导致测试数据不可靠。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是开发一种新的镓基液态金属表面润湿性能测试装置及方法，保护待测验样不被氧化，提高测试数据准确性。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种镓基液态金属的室温表面润湿性能测试装置，包括：
[0007]接触角测试仪，包括样品升降台和注射夹具；
[0008]样品室，适于放置在所述样品升降台上，用于放置待测样品和酸性液滴，所述样品室为顶部开口的盒体，所述样品室的材质为耐酸石英玻璃；
[0009]注射器，适于固定在所述注射夹具上，用于滴加镓基液态金属，所述注射器包括注射针筒和注射针头，所述注射针筒和所述注射针头的材质为聚四氟乙烯。
[0010]本专利技术的测试装置由接触角测试仪、样品室与注射器结合，注射器用于滴加镓基液态金属，材质为聚四氟乙烯，不会与镓基液态金属反应，样品室材质为耐酸石英玻璃，可以盛放待测样品和酸性液滴，酸性溶液滴加后会挥发并充满样品室，从而去除镓基液态金属表面可能存在的氧化层，保护测试结果准确性。
[0011]进一步地，所述样品室内设有第一载玻片和第二载玻片，所述第一载玻片用于承载样品，所述第二载玻片用于承载酸性液滴，所述第一载玻片和所述第二载玻片的材质为耐酸石英玻璃。设置两个独立的载玻片承载样品和酸性液滴，载玻片可以单独更换清洗，不
会影响样品室内的环境。
[0012]进一步地，所述样品室内设有至少一个活动垫块，所述活动垫块用于承托所述第一载玻片，所述活动垫块的材质为耐酸石英玻璃。设置活动垫块将第一载玻片和待测样品垫高，避免酸性液滴与样品直接接触。
[0013]进一步地，所述样品室为长方体结构，所述样品室的长度为5～15cm，宽度为5～15cm，高度为2～5cm。限定样品室的形状和尺寸，保证酸性液滴挥发后容易充满样品室内部空间。
[0014]进一步地，所述样品室的壁厚为3～10mm。兼顾材料成本和样品室的结构强度。
[0015]进一步地，所述样品室上设有盖体，所述盖体滑动设置在所述样品室顶部，适于封闭所述样品室的开口，所述盖体的材质为耐酸石英玻璃。设置盖体可以保护样品室内部空间不受污染，并使测试过程中保持酸性气体环境，进行重复试验时仅需滑动打开盖体更换待测样品，操作简单，使用方便。
[0016]进一步地，所述注射针筒的容量为1～3ml。测试过程只需少量镓基液态金属即可完成，对应设计小容量的注射器。
[0017]本专利技术的还提供一种镓基液态金属的室温表面润湿性能测试方法，使用了上述的室温表面润湿性能测试装置，测试方法包括以下步骤：
[0018]S1、将镓基液态金属水浴加热，用注射器抽取；
[0019]S2、将待测样品放置在样品室内，在样品室其他部位滴加的酸性液滴，等待酸性液滴挥发充满样品室；
[0020]S3、开启接触角测试仪，设置参数；
[0021]S4、将装有镓基液态金属的注射器装载在接触角测试仪的注射夹具上，进行试滴；
[0022]S5、将样品室放置在接触角测试仪的样品升降台上，调整至合适高度，使接触角测试仪可以采集到样品形貌照片；
[0023]S6、进行接触角测试，记录镓基液态金属在待测样品上的接触角。
[0024]本专利技术由新型的室温表面润湿性能测试装置对镓基液态金属进行接触角测试，测试过程中使样品室内充满酸性气体，可以去除镓基液态金属及待测样品表面氧化层，提高测试结果的准确性，该测试方法不需要常规测试使用的手套箱或者真空装置，减少了设备成本，简化了操作过程。
[0025]进一步地，所述步骤S2中，酸性液滴为浓盐酸，滴定量为10～30μL，滴加后等待时间为5～15s。浓盐酸具有很好的挥发性，在室温下可以快速挥发；控制滴定量，既保证样品室内充满盐酸气体，又避免浓盐酸直接与样品接触；对滴加后的等待时间进行控制，保证滴定镓基液态金属时样品室内充满盐酸气体。
[0026]进一步地，所述镓基液态金属选自Ga
62.5
In
21.5
Sn
16
、Ga
68.5
In
21.5
Sn
10
、Ga
75.5
In
24.5
中的一种。
附图说明
[0027]图1是实施例1中室温表面润湿性能测试装置在测试状态的结构示意图。
[0028]图2是实施例1中样品室的结构示意图。
[0029]图3是实施例1中第一载玻片和活动垫块的结构示意图。
[0030]图4是实施例1中注射器的结构示意图。
[0031]图5是实施例2中镓基液态金属接触角测试结果图。
[0032]图6是对比例中镓基液态金属接触角测试结果图。
[0033]附图说明：
[0034]1‑
接触角测试仪，11
‑
样品升降台，12
‑
注射夹具，13
‑
采集模块，2
‑
样品室，21
‑
盖体，22
‑
第一载玻片，23
‑
活动垫块，24
‑
第二载玻片，3
‑
注射器，31
‑
注射针筒，32
‑
注射针头。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。
[0036]应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镓基液态金属的室温表面润湿性能测试装置，其特征在于，包括：接触角测试仪(1)，包括样品升降台(11)和注射夹具(12)；样品室(2)，适于放置在所述样品升降台(11)上，用于放置待测样品和酸性液滴，所述样品室(2)为顶部开口的盒体，所述样品室(2)的材质为耐酸石英玻璃；注射器(3)，适于固定在所述注射夹具(12)上，用于滴加镓基液态金属，所述注射器(3)包括注射针筒(31)和注射针头(32)，所述注射针筒(31)和所述注射针头(32)的材质为聚四氟乙烯。2.根据权利要求1所述的镓基液态金属的室温表面润湿性能测试装置，其特征在于，所述样品室(2)内设有第一载玻片(22)和第二载玻片(24)，所述第一载玻片(22)用于承载样品，所述第二载玻片(24)用于承载酸性液滴，所述第一载玻片(22)和所述第二载玻片(24)的材质为耐酸石英玻璃。3.根据权利要求2所述的镓基液态金属的室温表面润湿性能测试装置，其特征在于，所述样品室(2)内设有至少一个活动垫块(23)，所述活动垫块(23)用于承托所述第一载玻片(22)，所述活动垫块(23)的材质为耐酸石英玻璃。4.根据权利要求1所述的镓基液态金属的室温表面润湿性能测试装置，其特征在于，所述样品室(2)为长方体结构，所述样品室(2)的长度为5～15cm，宽度为5～15cm，高度为2～5cm。5.根据权利要求4所述的镓基液态金属的室温表面润湿性能测试装置，其特征在于，所述样品室(2)的壁厚为3～10mm。6.根据权利要求1
‑
5任一所述的镓基液态金属的室温表面润湿性能测试装置，其特征在于，所述样品室(2)上设有盖体(21)，所述盖体(21)滑动设置在所述样品...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭鹏，沈建晓，汪爱英，周广学，王丽，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：