[发明专利]一种定量测定固体表面与气泡或液滴之间迟滞力的装置及方法

权利要求书

1.一种定量测定固体表面与气泡或液滴之间迟滞力的方法，其特征在于，利用以下装置测量，所述装置包括：

固定式样品台、摄像机、光源、进样器，套筒致动装置，推杆致动装置，

其中，所述进样器呈注射器形式，具有套筒、与套筒相连通的针头和插入套筒中的活塞推杆；所述针头为弯曲针头或直针头；其中，所述摄像机的镜头中心、所述光源中心、所述样品台上放置样品的位置中心设置在同一直线上；

在测量固体表面与气泡之间迟滞力时，所述样品台为透明石英缸，其内充满液体，所述进样器的针头进入透明石英缸内部；

在测量固体表面与液滴之间迟滞力时，所述样品台为透明石英缸其内充满气体，所述进样器的针头进入透明石英缸内部；

所述方法包括以下步骤：

(1)在所述样品台上固定固体样品，调整所述进样器的针头的位置使其在所述固体样品待测表面种植一个一定体积的气泡或液滴，并且所述进样器的针头保持插入在所述气泡或液滴内；

调节所述推杆致动装置，带动所述进样器的活塞推杆持续原位增大所述气泡或液滴的体积，直到气液固三相接触线发生变化，所述摄像机记录所述气泡或液滴大小变化，测量其前进接触角θ_a；其中，前进接触角θ_a定义为增大后的气泡在三相接触点的气液界面与固气界面之间的夹角；或定义为增大后的液滴在三相接触点的气液界面与固液界面之间的夹角；

调节所述推杆致动装置，带动所述进样器的活塞推杆持续原位减小所述气泡或液滴的体积，直到三相接触线发生变化，所述摄像机记录气泡或液滴大小变化，测量其后退接触角θ_r；其中，后退接触角θ_r定义为减小后的气泡在三相接触点的气液界面与固气界面之间的夹角；或定义为减小后的液滴在三相接触点的气液界面与固液界面之间的夹角；

(2)根据公式计算所述固体样品表面与气泡或液滴之间的前进迟滞力f_a；

根据公式计算所述固体样品表面与气泡或液滴之间的后退迟滞力f_r；

其中，

θ_i为理想接触角，θ_i＝(θ_a+θ_r)/2，

δ为迟滞角，指液滴或气泡前进接触角与后退接触角之差的平均值，δ＝(θ_a-θ_r)/2；

γ_lg为液气表面张力；

所述前进迟滞力f_a或者后退迟滞力f_r为固体表面与气泡或液滴之间的迟滞力。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述一定体积为0.5uL-5uL范围内的某一值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，在所述固体样品待测表面种植一个一定体积的气泡时，所述固体样品的待测表面朝上或者朝下。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，在所述固体样品待测表面种植一个一定体积的液滴时，所述固体样品的待测表面朝上。