[发明专利]测量电场下固液界面前进/后退角的装置及方法

权利要求书

1.一种测量电场下固液界面前进/后退角的装置，其特征在于，包括：

塑料透明操作箱；

水平底板，其设置在塑料透明操作箱内；

电动位移平台，其通过支撑架连接在水平底板的上方；且所述电动位移平台的伸缩平台朝向所述水平底板；

铜板，其连接在水平底板上；

下极板，其通过导电凝胶粘结在铜板上；

导电拉压杆，其一端连接在电动位移平台的伸缩平台上，另一端通过导电凝胶粘结在上极板上，以使所述上极板位于下极板的上方，且所述上极板和下极板形成液滴容纳空间；

电源，其设置在水平底板上，所述电源的正极与不锈钢拉压杆连接，负极与铜板连接；

高速摄像机，设置在水平底板上，且所述高速摄像机的摄像头对准上极板和下极板形成的液滴容纳空间。

2.如权利要求1所述的测量电场下固液界面前进/后退角的装置，其特征在于，所述下极板包括：硅片、镀在硅片上的绝缘层和涂覆于绝缘层上的疏水层。

3.如权利要求2所述的测量电场下固液界面前进/后退角的装置，其特征在于，所述绝缘层为200～400nm的SiO₂涂层，所述疏水层为特氟龙层。

4.如权利要求1所述的测量电场下固液界面前进/后退角的装置，其特征在于，所述上极板包括：硅片和涂覆于绝缘层上的疏水层。

5.如权利要求1所述的测量电场下固液界面前进/后退角的装置，其特征在于，所述导电拉压杆为不锈钢拉压杆。

6.一种采用如权利要求1～5任一项所述的装置测量电场下固液界面前进/后退角的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将待测固体表面切割后得到极板原料，然后对极板原料进行清洗和干燥处理，采用极板原料制备下极板和上极板；

步骤二、采用导电材料制作成导电拉压杆，使用导电凝胶将导电拉压杆的一端粘结于电动位移平台的伸缩平台上；

步骤三、将上极板通过导电凝胶粘结在导电拉压杆的另一端，将下极板通过导电凝胶粘接在铜板上，并将铜板安装于水平底板上，使上极板与拉压杆、下极板和铜板分别处于导通状态，将电源的正极与导电拉压杆连接，负极与铜板连接；

步骤四、在铜板表面的下极板上滴加待测液滴，调节电动位移平台使导电拉压杆末端的上极板位于液滴正上方约5mm处，开启电源设定电压值；

步骤五、开启高速摄像机记录实验过程，开启电动位移平台使其按设定速度运动，使上极板、下极板与待测液滴接触并完成合拢和分离动作，从而使待测液滴完成压缩和拉伸运动，使待测液滴的接触线发生向前和向后移动；

步骤六、将高速摄像机采集的图像数据进行处理后，测量出液滴在受到压缩时和拉伸时的前进角和后退角。

7.如权利要求6所述的采用装置测量电场下固液界面前进/后退角的方法，其特征在于，所述步骤一的具体过程为：将表面镀有200～400nm的SiO₂涂层的硅片切割为15mm×15mm标准样品，随后对标准样品进行超声波清洗5min，用吸水纸吸取表面的水分，将其干燥，保持表面干净清洁；将清洁后的标准样品置于台式匀胶机，旋涂特氟龙乳液；台式匀胶机旋涂参数为：低速500r/min状态下旋涂20s；高速3000r/min状态下旋涂30s；最后将旋涂过的实验样品放置于200℃烤箱中烘烤2h后待其自然冷却，得到下极板；

将纯硅片样品表面喷涂疏水液，放置自然干燥，得到上极板；

所述上极板的表面疏水性小于下极板的表面疏水性，即上极板的表面接触角小于下极板的表面接触角。

8.如权利要求6所述的采用装置测量电场下固液界面前进/后退角的方法，其特征在于，所述导电拉压杆的制备方法为：取长度为80～150mm，外径为0.5mm，内径为0.25mm的不锈钢管制成导电拉压杆。

9.如权利要求6所述的采用装置测量电场下固液界面前进/后退角的方法，其特征在于，所述步骤四中，电压值为0～200V；所述步骤五中，电动位移平台的移动速度为0.01～0.02mm/s。