【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及接触角测量仪测试用水滴的生成方法，更特别地说，是指一种基于超疏水表面斥水特性的孔板式单水滴生成方法，是将水珠置于超疏水层朝下的超疏水孔板的下方，在超疏水表面斥水特性下生成单水滴。
技术介绍
1、液体接触并附着在固体表面的现象称为润湿现象。当水滴附着在玻璃表面与水滴附着在荷叶表面，水滴表现为两种截然不同的附着现象：水滴在玻璃表面铺展开来，呈现一定厚度的水膜状态，而水滴在荷叶表面无法铺展，呈现球形的水珠状态，这表明水在玻璃表面与荷叶表面的润湿性能存在较大差异。目前常采用接触角这一参数来定量表征液体(如水、橄榄油等)在固体表面的润湿性能，其定义为气、液、固三相交点处的气－液界面切线与固－液交界线之间的夹角θ。当水在固体表面的接触角θ＜90°时，称固体表面为亲水表面，θ越小，表明水在固体表面越容易润湿；如果接触角θ＞90°，则称固体表面为疏水表面，θ越大，表示固体表面越不容易润湿，具有强的斥水性质。当固体表面对水接触角θ＞150°、滚动角小于10°时，称之为超疏水表面，其表面具有更强的斥水性。
2、目前常采用接触角测量仪来测试固体表面的对水接触角，一般通过影像分析法计算接触角，其基本原理是将一定体积的水滴落在固体表面，通过摄像设备获得水在固体表面上的外形图像，然后运用图像处理技术和计算模型计算得到水与固体表面的接触角。但在接触角测试过程中，如果水滴的体积过大，其自身重力会使固体表面上的水滴外形变得较为扁平，进而影响到接触角的计算结果，因此为了减小水滴自身重力对接触角测试值的影响，测试用的水滴体积不能太大，优选的
技术实现思路
1、为了解决目前接触角测量仪中难以稳定生成3微升单水滴，本专利技术提供一种单水滴生成方法，即基于超疏水表面斥水特性的孔板式单水滴生成方法。本专利技术针对孔板式单水滴生成过程为：针头对齐超疏水孔→针头向下运动→挤出水珠→抬起针头→水珠被挤落生成水滴，然后重复针头向下运动→挤出水珠→抬起针头→水珠被挤落生成水滴；生成水滴的体积为连续可调，且水滴大于0.25微升体积。
2、本专利技术的目的之一是设计了一个超疏水孔板式单水滴生成装置。该装置包括有注射器助推机构(1)、孔板调节台(2)、l形固定板(3)、注射器(4)、超疏水孔板(5)、升降机构(6)以及单水滴生成控制系统。超疏水孔板(5)置于试样台(7)的上方，且超疏水孔板(5)的超疏水层(506)向下，试样台(7)安装在工作台(2a)上。注射器助推机构(1)用于实现水滴从注射器(4)的针头(4a)滴出，并悬浮于超疏水孔板(5)下面板的超疏水孔(5a)处。该装置与接触角测量仪中的摄像设备配合使用，能够实现微升级水滴接触角的测量。
3、本专利技术的目的之二是提出了一种利用超疏水孔板式单水滴生成装置进行单水滴生成的方法。所述孔板式单水滴的生成是利用超疏水孔板(5)的超疏水孔(5a)对注射器(4)的针头(4a)出口处水珠的排斥特性，使附着在针头(4a)出口处的水珠从针头(4a)出口处脱落而生成单水滴的方法。首先通过夹具(1h)将注射器(4)固定在ab连接板(1g)上；通过升降步进电机(6e)带动aa连接板(1a)下移，使固定在注射器(4)下端部的针头(4a)穿过置于工作台(2a)上的超疏水孔板(5)的超疏水孔(5a)；然后通过注射步进电机(1e)带动压板(1f)下移，控制注射器的推杆(4b)进入量，实现针头(4a)出口处生成固定体积的水珠；然后通过升降步进电机(6e)带动aa连接板(1a)上移，使得注射器(4)下端部的针头(4a)上移出超疏水孔板(5)中的超疏水孔(5a)，由于较细的针头(4a)能够通过超疏水孔(5a)，但针头(4)的出口处的水珠大于超疏水孔(5a)的孔径，在针头(4a)上移时水珠受到超疏水孔(5a)的斥水作用而无法通过所述的超疏水孔(5a)，最终从超疏水孔(5a)的下表面脱落而生成相应体积的水滴。
4、本专利技术的目的之三是孔板式单水滴在接触角测量仪中的应用。在接触角测试过程中采用超疏水孔板生成体积为3微升的水滴以表征接触角，改善了因水滴自身重力引起水滴外形扁平影响接触角的测试结果，提高接触角的测试精度。
5、本专利技术的技术效果：
6、与现有单液滴生成方法相比，本专利技术空气中制备体积大于0.25微升水滴的方法具有如下优点：
7、①所用的设备方便，可以采用简单的注射泵和步进电机就可以实现单水滴的生成。
8、②水滴体积可调控，通过调整针头粗细及注射器推杆运动量，可以实现微升级水滴尺寸的连续调控。
9、③生成的水滴尺寸稳定，当针头及注射器推杆运动量确定后，生成的水滴体积几乎不变。
10、④水滴生成过程中，除了超疏水孔的排斥作用力及重力，无其他外力作用，所生产水滴离开针头的速度较小，易于在测试样品表面停留。
11、⑤由于超疏水孔的斥水作用，水滴无法在超疏水孔板表面铺展，因此表面不会污染所生成的水滴。
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1.一种基于超疏水表面斥水特性的孔板式单水滴生成方法，其特征在于：孔板式单水滴生成过程为：针头对齐超疏水孔→针头向下运动→挤出水珠→抬起针头→水珠被挤落生成水滴，然后重复针头向下运动→挤出水珠→抬起针头→水珠被挤落生成水滴；
2.根据权利要求1所述的基于超疏水表面斥水特性的孔板式单水滴生成方法，其特征在于：生成水滴的体积为连续可调，且水滴大于0.25微升体积。
3.根据权利要求1所述的基于超疏水表面斥水特性的孔板式单水滴生成方法，其特征在于：32G针头和0.4mm超疏水孔，能生成0.5微升、1微升或3微升体积的水滴。
4.根据权利要求1所述的基于超疏水表面斥水特性的孔板式单水滴生成方法，其特征在于：生成的单水滴应用于接触角测量仪中。
5.一种基于超疏水表面斥水特性的孔板式单水滴生成装置，包括有单水滴生成控制系统；其特征在于还包括有：注射器助推机构(1)、孔板调节台(2)、L形固定板(3)、注射器(4)、超疏水孔板(5)和升降机构(6)；
6.根据权利要求5所述的基于超疏水表面斥水特性的孔板式单水滴生成装置，其特征在于：超
7.根据权利要求5所述的基于超疏水表面斥水特性的孔板式单水滴生成装置，其特征在于：生成装置与接触角测量仪配合使用，完成孔板式单水滴生成。
...【技术特征摘要】
1.一种基于超疏水表面斥水特性的孔板式单水滴生成方法，其特征在于：孔板式单水滴生成过程为：针头对齐超疏水孔→针头向下运动→挤出水珠→抬起针头→水珠被挤落生成水滴，然后重复针头向下运动→挤出水珠→抬起针头→水珠被挤落生成水滴；
2.根据权利要求1所述的基于超疏水表面斥水特性的孔板式单水滴生成方法，其特征在于：生成水滴的体积为连续可调，且水滴大于0.25微升体积。
3.根据权利要求1所述的基于超疏水表面斥水特性的孔板式单水滴生成方法，其特征在于：32g针头和0.4mm超疏水孔，能生成0.5微升、1微升或3微升体积的水滴。
4.根据权利要求1所述的基于超...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡楚江，唐云祺，周鑫，潘翀，刘彦鹏，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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