[发明专利]一种通过弹性悬臂梁控制液滴撞后运动轨迹的方法

权利要求书

1.一种通过弹性悬臂梁控制液滴撞后运动轨迹的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、弹性材料选择：选择可弯曲并有回弹性、薄膜型的弹性材料，弹性模量范围为122-1680Mpa；

步骤二、弹性材料表面处理：通过对弹性材料进行表面粗糙度构筑和表面修饰，得到表面具有超疏水性能的弹性材料；

步骤三、实验装置构建：将步骤二所得到的表面具有超疏水性能的弹性材料一端固定在玻璃片上，另一端悬空，之后将玻璃片连同弹性材料通过夹具固定在一个角度调节器上，再将角度调节器放置在三维平台上，得到倾斜角度可调的弹性悬臂梁基底；注射器位于弹性悬臂梁上方，调节光源和高速摄像机的位置，使得高速摄像机能够清晰拍摄液滴撞击弹性悬臂梁及液滴撞后运动轨迹的全过程；

步骤四、液滴撞击：控制室内温度、压强，将注射器夹在注射泵上，调节弹性悬臂梁倾斜角度，控制液滴高度和液滴撞击弹性悬臂梁的位置，开启高速摄像机，拍摄液滴从开始撞击弹性悬臂梁表面前到最后弹落出界面的过程；

步骤五、撞击过程和撞后行为分析：分解高速摄像机拍摄的视频，总结液滴撞击弹性悬臂梁的接触时间、接触线、以及撞后液滴运动轨迹的变化，分别对不同撞击速度、不同撞击位置、不同悬臂梁倾斜角度条件下的撞后运动轨迹进行拟合，得到撞后液滴运动轨迹方程：y=ax²+bx+c，其中a、b、c为相应的拟合系数，（x, y）是以悬臂梁固定端为零点的某时刻液滴的位置坐标。

2.根据权利要求1所述的通过弹性悬臂梁控制液滴撞后运动轨迹的方法，其特征在于，所述液滴包括水滴、无机盐水溶液的液滴、离子液体的液滴或含少量表面活性剂和聚合物的水溶液液滴，其表面张力大于60 mN/m。

3.根据权利要求1所述的通过弹性悬臂梁控制液滴撞后运动轨迹的方法，其特征在于，步骤一中所述弹性材料为尼龙布、纸片、聚四氟乙烯弹性薄膜、聚二甲基硅氧烷弹性薄膜中的一种。

4.根据权利要求1所述的通过弹性悬臂梁控制液滴撞后运动轨迹的方法，其特征在于，步骤二中所述表面具有超疏水性能的弹性材料表面接触角大于140^o。

5.根据权利要求1所述的通过弹性悬臂梁控制液滴撞后运动轨迹的方法，其特征在于，步骤二中对弹性材料进行表面粗糙度构筑和表面修饰具体为采用二氧化硅溶液、正己烷溶液、氟硅烷溶液中的一种对选取的弹性材料进行修饰或涂敷。

6.根据权利要求1所述的通过弹性悬臂梁控制液滴撞后运动轨迹的方法，其特征在于，步骤四中通过控制液滴高度调控液滴撞击弹性悬臂梁的速度。

7.根据权利要求1~6任一项所述的通过弹性悬臂梁控制液滴撞后运动轨迹的方法，其特征在于，应用于智能传感器、定向打靶、柔性机器人和能量收集领域。