[发明专利]一种可预加应力的薄膜接触角测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种可预加应力的薄膜接触角测量系统。

背景技术

自然界中，当液体存在于固体表面时将会形成液滴。而在液滴的前端，固、液、气三相接触达到平衡时，三相接触周边的任一点上，液气界面切线与固体表面间形成的并包含液体的夹角称为接触角。接触角的大小用以描述固-液之间的接触行为。如对于玻璃上的水滴，接触角在30°左右，所以称玻璃为亲水材料；而对于荷叶上的液滴，接触角在150°以上，称之为超疏水材料。

接触角是描述材料表面性能的重要参数，因此对于材料表面液滴接触角的测量是观测材料物性的重要手段。现有设备通过一个侧视的CCD相机拍摄材料表面液滴的轮廓，并通过软件分析液滴轮廓与基底位置，计算出液滴的接触角参数。

但是，随着生物医药技术对于柔性基底生物芯片的需求不断提高，对柔性基底表面的接触角以及施加预应力下材料表面的接触角测量提出了更高的要求。现有设备仅能对接触角进行测量，但不能对基底施加应力，因此对于后者的观测在国际上还没有。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可预加应力的薄膜接触角测量系统，可以对柔性基底进行拉伸并同时对接触角进行测量。

本发明提供的一种可预加应力的薄膜接触角测量系统包括：

夹膜单元，所述夹膜单元为2个以上，用于夹持待测薄膜；

径向移动单元，用于在所述待测薄膜的径向方向移动所述夹膜单元；

应力检测单元，用于测量所述夹膜单元在夹持待测薄膜并沿径向移动过程中所受到的拉力，从而测得对所述待测薄膜施加的预应力大小。

优选地，所述夹膜单元包括：连杆、弹性悬臂梁和截面为方形的移动座，移动座沿长度方向开设有第一通孔，在所述移动座上设置有齿条；所述连杆套设在所述第一通孔内，所述悬臂梁的一端设置在所述移动座的端部，所述悬臂梁的另一端固定在所述连杆的一端，所述连杆的另一端设置有用于夹持所述待测薄膜的夹具。

优选地，所述径向移动单元包括：环形底座和旋转轮，在所述环形底座上沿径向方向开设有2个以上用于套装所述应力检测单元的移动座的第二通孔，在所述环形底座上还安装有与所述齿条相适配的用于驱动所述移动座移动的中间齿轮；所述旋转轮可转动安装在所述环形底座上，所述旋转轮沿周向设置有用于驱动所述中间齿轮旋转的主动齿轮。

优选地，所述夹具适当倾斜。

优选地，所述应力检测单元为设置在所述悬臂梁上的应变片。

本发明通过径向移动单元在径向方向移动夹膜单元，可以使2个以上的夹膜单元在径向方向同时移动，并通过设置在夹膜单元上的应力检测单元检测所受到的拉力，从而获得对待测薄膜施加的预应力的大小。

附图说明

图1为本发明剖面结构示意图；

图2为图1的俯视示意图；

图3为图1中夹膜单元的结构示意图；

图4为图3中移动座的结构示意图；

图5为图2中径向移动单元的环形底座的结构示意图；

图6为图2中径向移动单元的旋转轮的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

如图1、2所示，本发明包括：夹膜单元1、径向移动单元2和应力检测单元3，夹膜单元1为8个，用于夹持待测薄膜4；径向移动单元2用于在待测薄膜4的径向方向移动夹膜单元1；应力检测单元3用于测量夹膜单元1在夹持待测薄膜4并沿径向移动过程中所受到的拉力，从而测得对待测薄膜4施加的预应力大小。下面进一步详细说明上述各个单元的具体结构。

如图3、4所示，在本发明实施例中，夹膜单元1包括：连杆11、弹性悬臂梁12和截面为方形的移动座13，移动座13沿长度方向开设有第一通孔14，在移动座13上设置有齿条15；连杆11套设在第一通孔14内，悬臂梁12的一端设置在移动座13的端部，悬臂梁12的另一端固定在连杆11的一端，连杆11的另一端设置有用于夹持待测薄膜4的夹具16。

连杆11可自由移动地套设在第一通孔14内，并且连杆11的一端与悬臂梁12相固定，另一端安装夹具16，这样，在移动移动座13的时候，夹具16夹持住待测薄膜4跟随移动，夹具16受到待测薄膜4的拉力，通过连杆11传递给悬臂梁12，悬臂梁12就发生弯曲，再通过设置在悬臂梁12上应力检测单元3检测悬臂梁12的变形，得到应力大小，从而测得对待测薄膜4施加的预应力大小。在本发明实施例中，应力检测单元4采用的是应变片。