[发明专利]一种材料表面液体滚动角测量装置

说明书

本发明公开了一种材料表面液体滚动角测量装置，属于纳米材料检测领域，用于测量待测材料表面的液体滚动角，包括：支座、螺杆、滑块、平板以及角度仪；支座上设有倾斜平面；螺杆平行于倾斜平面且以与倾斜平面相同的倾角固定于倾斜平面上方；螺杆穿过滑块，且与滑块螺纹配合；滑块在螺杆驱动下沿倾斜平面上下滑动；平板位于螺杆及滑块上方，平板枢接于倾斜平面的高处，平板的底面由滑块支撑；平板由待测材料制成，或者在平板上表面设有用于固定待测材料的测试区域；角度仪用于测量平板倾斜角度。本发明通过旋转螺杆即可实现平板角度的自由调节，从而准确测量出材料表面液体滚动角。

技术领域

本发明属于纳米材料检测领域，更具体地，涉及一种材料表面液体滚动角测量装置。

背景技术

随着微纳米材料科学技术的迅猛发展，固体的表面结构和粗糙度可实现微纳米级的尺度控制。超疏水表面作为该背景下产生的一种新型功能材料表面，具有防水、防污，可减少流体的粘滞等优良特性。

根据水在固体表面的浸润程度，固体表面可以分为亲水性表面和疏水性表面，所谓超疏水(憎水)表面一般是指与水的接触角(如图1)大于150度的表面。对于一个疏水性的固体表面来说，当表面有微小突起的时候，有一些空气会被“关到”水与固体表面之间，导致水珠大部分与空气接触，与固体直接接触面积反而大大减小。由于水的表面张力作用使水滴在这种粗糙表面的形状接近于球形，其接触角可达150度以上，并且水珠可以很自由地在表面滚动。只有拥有较大的接触角(CA＞150和较小的滚动角(如图2)(SA10)的表面才是真正意义上的超疏水表面。所谓接触角，就是液滴在固体表面形成热力学平衡时所持有的角。通过液体-固体-气体接合点中水珠曲线的终点和固体表面的接触点测定出来。滚动角可作为评价表面浸润性的另一指标，指的是一定质量的液滴在倾斜面上开始滚动的临界角度。滚动角越小，固体表面表现出的疏水性越好。因为地球的重力作用，水滴在倾斜的固体表面有下滑的趋势。随着固体倾斜角的变大，水滴沿斜面方向的下滑分力也在不断增大，当倾斜角增大到某一临界角度时，水滴会从固体表面滑落下来，这时的临界角就是水在此种固体表面的滚动角。滚动角越小，固体表面的超疏水性能越好。

滚动角是表征材料疏水性的一个重要特征，可以通过滚动角来比较不同材料的疏水性，然而目前并没有这方面的实验平台。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种材料表面液体滚动角测量装置，其目的在于通过螺杆与滑块的螺纹配合，利用螺杆带动滑块滑动，进而调节平板的倾斜角度，由此获得一种能够自由调节倾角的装置，能够用于滚动角测量。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种材料表面液体滚动角测量装置，用于测量待测材料表面的液体滚动角，包括：支座、螺杆、滑块、平板以及角度仪；

支座上设有倾斜平面；螺杆平行于倾斜平面且以与倾斜平面相同的倾角固定于倾斜平面上方；螺杆穿过滑块，且与滑块螺纹配合，或者与滑块组成丝杠滑块机构；滑块在螺杆驱动下沿倾斜平面上下滑动；

平板位于螺杆及滑块上方，平板枢接于倾斜平面的高处，平板的底面由滑块支撑；平板由待测材料制成，或者在平板上表面设有用于固定待测材料的测试区域；

角度仪用于测量平板的倾斜角度。

进一步地，倾斜平面上设有与螺杆平行且延伸方向相同的滑槽，滑块下部置于滑槽中以沿滑槽滑动。

进一步地，滑块顶部枢接有滚轮，滚轮抵接平板的下表面。

进一步地，倾斜平面的高处设有两个枢接架，两个枢接架上各设有一个锥形枢接部，两个锥形枢接部相对设置且轴线位于同一直线上；平板上设有与两个锥形枢接部一一对应匹配的锥形槽。

进一步地，支座的倾斜平面高侧设有立架，两个锥形枢接部可拆卸地设于立架上，或者可滑动及固位地设于立架上。