[发明专利]微缝式接触角测量仪

说明书

技术领域

本发明公开了一种用于测量液体在固体微缝隙内接触角的微缝式接触角测量仪。微缝式接触角测量仪是界面化学、仪器分析领域的一种测量、分析仪器。

背景技术

接触角是胶体与界面科学领域表征固体表面润湿性一个参数。目前常用测量接触角的方法有三种：量角法，Wilhelmy吊片法，Washburn动态法。

(1)量角法

量角法测量接触角的方法是在大气环境下，将液体滴在待测固体的光滑平面，形成液滴。当液体与空气、固体表面达到平衡时，通过测量通过空气、液体与固体三相接触点、并与液滴弧面相切的切线与固液界面的夹角得到接触角。

(2)Wilhelmy吊片法

Wilhelmy吊片法测量接触角的方法是在大气环境下，升高、降低盛有液体的样品池，使固体样品薄片保持一定的速率浸入和浸出液体，同时，电子微量天平测量固体样品薄片受到液体的向下拉力(样品池向下移动)。通过计算，得到接触角：

θ=arccos(FPγlv)]]>

其中，F是电子微量天平测量的液体垂直向下的拉力，N；P为固体样品薄片的润湿周长，m；θ是液体在固体样品薄片表面的接触角，°；γ_lv是液体的表面张力，mN·m^-1。

(3)Washbum动态法

Washburn动态法测量接触角的方法是在大气环境下，将装有固体微颗粒或固体粉末的玻璃管管底与测试液体接触，液体在毛细管力作用下，向玻璃管中固体微颗粒或固体粉末的填充床渗吸，θ可通过Washburn公式计算：

θ=arccos(m2tηρ2γlvC)]]>

其中m是渗吸进填充床中被测试液体的质量，g；t是测试时间，s；γ_lv是测试液体的表面张力mN·m^-1；η为测试液体的粘度mPa·s；r为玻璃管半径；ρ为测试液体的密度g·cm^-3；ε为填充床毛管数；θ是测试液体在固体微颗粒或粉末表面的接触角。C值是填充床中毛细管不规则取向的校正因子。

上述测量接触角的方法及相关仪器均不能测量液体在微米尺度固体微缝隙内的接触角。

发明内容

为了填补测量液体在微米尺度固体微缝隙内接触角技术的空白，我们发明了微缝式接触角测量仪。

本发明公开了一种用于测量液体在固体微缝隙内接触角的微缝式接触角测量仪。简称微缝式接触角测量仪。微缝式接触角测量仪是界面化学、仪器分析领域的一种测量、分析仪器。整套仪器主要包括试样测量部分(液体试样、固体试样)、显微放大(显微镜)、图形摄取(照相机)、数据分析(图形分析软件)、计算机控制五部分。

试样测量部分是本发明的核心部分，其它四部分为配套设备或软件。整套仪器的特征是：可以实现微米尺度固体微缝隙的建立、调节，并作为一种测量仪器，可以用来测量液体在连续变化的固体微缝隙内的接触角。

与现有测量接触角技术相比，首先本发明填补了一项测量技术空白，为测量液体在连续变化的微米尺度固体微缝隙内的接触角提供了实验仪器。其次本发明实现方式简单，具有良好的推广性。

附图说明