【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于界面，具体涉及固体材料与气泡之间黏附力测量装置及其测量方法。
技术介绍
1、界面是一个非常重要的科学分支，涉及到各个方面。自然界中有一个有趣的现象，当鱼在水下游动时，鱼鳞表面的气泡会快速滚走，表明鱼鳞在水中对气泡显示超疏气泡特性和极低的气泡粘滞性。在液体中的气泡受到近千倍于自身重力的浮力，有着向上浮动的趋势。但是在电解水反应中，我们也能看到附着在电极上的气泡，积累了很大体积也没有离开。其原因就是气泡与固体界面间的黏附力很大，当气泡体积逐渐增大，使得浮力大于黏附力时，气泡可以脱离。通过测量气泡与固体界面的黏附力大小，可以衡量电极的疏气性能优劣。黏附力大的材料在反应过程中积累的气泡体积更大，从而会阻碍电极表面反应的进一步进行，这也是我们寻找更优良的电极材料的一个参考。我们的物理实验涉及界面/表面现象仅止步于液体表面张力及液体接触角的测量，对于表界面现象涉及的其他参量如液滴和气泡的黏附力等涉及较少。同时，现有的自制仪器之间差异性较大，不同自制装置测定的黏附力结果一般不具有可比性。因此需要开发一种具有高精度且成本较低的黏附力测试系统，测量液体中气泡与材料之间的黏附力，可用于量化表征材料与气泡之间的黏附特性。
2、综上所述，目前尚缺乏满足材料与气泡之间产生的黏附力测试的实验装置。因此,有必要研制一种可以用来测量材料与气泡之间黏附力的高精度测量装置，专门用于表征在液体中材料与气泡之间产生的黏附力。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种可以用来测量液体中固体材料
2、用于测量固体材料与气泡之间黏附力的测量装置，其特征在于：包括基座、二维移动支架7、力传感器8、气泡固定杆12、三维移动平台11和样品池9；
3、所述的二维移动支架7、三维移动平台11固定在基座上；样品池9设置在三维移动平台11上；
4、力传感器8水平设置在二维移动支架7上，气泡固定杆12一端设有气泡固定环，另一端固定在力传感器8上，与力传感器8相垂直；气泡固定环设置在样品池9内；
5、所述的测量装置还设有led光源5、ccd相机10；所述的led光源5、ccd相机10设置在样品池9两侧，并固定在基座上；
6、所述的基座设有光学平板；
7、所述的测量装置还设有位移测量，测量气泡固定环与待测材料的相对位移；
8、采用千分表（6）进行位移测量，千分表（6）固定二维移动支架（7）上，它的检测端与三维移动平台（11）上表面紧密接触；
9、所述的测量装置还包括数据处理单元；所述的ccd相机（10）、力传感器（8）和千分表（6）与数据处理单元相连接。
10、所述的力传感器（8）通过水平调整机构与二维移动支架（7）连接，力传感器（8）本体上设有水准泡。
11、所述的数据处理单元包括：ads1256数据采集模块、arduino单片机和计算机。
12、所述的气泡固定环为金属丝圆环，金属丝直径为0.1-1.0毫米；。圆环直径0.5-5毫米。
13、液体中固体材料与气泡间黏附力的测量方法，它包括：采用所述的用于测量固体材料与气泡之间黏附力的测量装置；
14、1）将待测材料放在样品池9底端；调整力传感器处8于水平状态；
15、2）调节三维移动平台11和二维移动支架7，使力传感器8下方的气泡固定环接近与待测材料，调节千分表6调零；
16、3）向样品池9中添加超纯水，淹没气泡固定环；
17、4）使用微量注射器向气泡固定环中注射气泡，使气泡稳定存在于气泡固定环内，不与待测材料接触；
18、5）打开led光源5开关，连接ccd相机10，调节ccd相机10对焦，使得气泡固定环中的气泡图像在计算机中清楚呈现；
19、6）连接力传感器8至计算机上，打开测试界面，调整三维移动平台三维移动平台11的z轴，使待测测材料与力传感器8下方的气泡固定环中注射气泡接触，然后脱离；在计算机上显示出待测材料与气泡的粘滞力结果，保存测试过程的图像，记录千分表（6）测量的气泡固定环与待测材料的相对位移，实时绘制力-位移曲线。
20、本专利技术提供了固体材料与气泡之间黏附力测量装置及其测量方法，包括：基座、光学成像、黏附力测试、位移测量和数据处理，光学成像部分包括ccd相机10和辅助成像单元；黏附力测量部分包括二维移动支架7、力传感器8、气泡固定杆12和样品池9；位移测量部分包括千分表6和三维平移台11。本装置可以将视频成像和测试数据同时采集，测试结果实时绘制成力-位移曲线，测量方便快捷，同时降低了后期数据处理难度。本专利技术可用于测试多种材料与气泡间的黏附力，具有微牛级测量精度、测试气泡可控、操作简单、结果精准及实时输出等优点。
21、与现有技术相比，本专利技术所取得的有益效果如下：
22、1.本专利技术提供了一种可以用来测量材料与气泡之间黏附力的高精度测量装置，用于分析材料与气泡之间产生的黏附力，可以将视频成像和测试数据统一上传至电脑端，将测试结果实时绘制成力--位移曲线以及实现数据的储存复现功能，让实验测量更为方便快捷，同时具有微牛级测量精度、测试气泡可控、测试操作简单、测试结果精准、电脑辅助成像并实时输出测试数据等优点。
23、2.本专利技术提供了一种可以用来测量材料与气泡之间黏附力的高精度测量装置，其结构小巧，易于携带，方便放置在实验环境内，实现不同液体条件下及多种材料的气泡黏附力实验。而且本装置结构简单并且易于安装，避免了庞杂装置对气泡黏附力实验的干扰，此外本装置操作简单，非常有利于实际实验室中不同材料与气泡黏附力测量的应用。
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1.用于测量固体材料与气泡之间黏附力的测量装置，其特征在于：包括基座、二维移动支架（7）、力传感器（8）、气泡固定杆（12）、三维平移台（11）和样品池（9）；
2.根据权利要求1所述的用于测量固体材料与气泡之间黏附力的测量装置，其特征在于：所述的测量装置还设有LED光源（5）、CCD相机（10）；所述的LED光源（5）、CCD相机（10）设置在样品池（9）两侧，并固定在基座上。
3.根据权利要求2所述的用于测量固体材料与气泡之间黏附力的测量装置，其特征在于：所述的基座，包括光学平板（1）；所述的力传感器（8）设有圆水准泡。
4.根据权利要求3所述的用于测量固体材料与气泡之间黏附力的测量装置，其特征在于：所述的测量装置还设有位移测量，测量气泡固定环与待测材料的相对位移。
5.根据权利要求4所述的用于测量固体材料与气泡之间黏附力的测量装置，其特征在于：采用千分表（6）进行位移测量，千分表（6）固定二维移动支架（7）上，它的检测端与三维平移台（11）上表面紧密接触。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的用于测量固体材料与
7.根据权利要求6所述的用于测量固体材料与气泡之间黏附力的测量装置，其特征在于：所述的力传感器（8）通过水平调整机构与二维移动支架（7）连接，力传感器（8）本体上设有水准泡。
8.根据权利要求7所述的用于测量固体材料与气泡之间黏附力的测量装置，其特征在于：所述的数据处理单元包括：ADS1256数据采集模块、Arduino单片机和计算机。
9.根据权利要求8所述的用于测量固体材料与气泡之间黏附力的测量装置，其特征在于：气泡固定环为金属丝圆环，金属丝直径为X～X微米；。圆环直径X～X毫米。
10.液体中固体材料与气泡间黏附力的测量方法，它包括：采用权利要求5所述的用于测量固体材料与气泡之间黏附力的测量装置；
...【技术特征摘要】
1.用于测量固体材料与气泡之间黏附力的测量装置，其特征在于：包括基座、二维移动支架（7）、力传感器（8）、气泡固定杆（12）、三维平移台（11）和样品池（9）；
2.根据权利要求1所述的用于测量固体材料与气泡之间黏附力的测量装置，其特征在于：所述的测量装置还设有led光源（5）、ccd相机（10）；所述的led光源（5）、ccd相机（10）设置在样品池（9）两侧，并固定在基座上。
3.根据权利要求2所述的用于测量固体材料与气泡之间黏附力的测量装置，其特征在于：所述的基座，包括光学平板（1）；所述的力传感器（8）设有圆水准泡。
4.根据权利要求3所述的用于测量固体材料与气泡之间黏附力的测量装置，其特征在于：所述的测量装置还设有位移测量，测量气泡固定环与待测材料的相对位移。
5.根据权利要求4所述的用于测量固体材料与气泡之间黏附力的测量装置，其特征在于：采用千分表（6）进行位移测量，千分表（6）固定二维移动支架（7）上，它的检测端与三维平...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏波，郝鸿儒，吕喆，郝文韬，徐志昂，周仕天，王哲，袁梦轲，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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