CN103439225A - 一种用于测量静态接触角的滴液装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测量静态接触角的滴液装置，包括针头、活塞棒、橡胶头、滴水针筒，所述橡胶头安装在活塞棒的下端，且位于滴水针筒内，并与滴水针筒密封接触，还包括活塞运动螺母、针筒运动螺母，所述活塞棒及滴水针筒外壁均带有螺纹，所述活塞运动螺母安装在活塞棒上，所述针筒运动螺母安装在滴水针筒的中上端。本滴液装置可在一定范围内精准的控制液滴体积，且能保证液滴自然成形的完整形态，避免其下落时的冲击对液滴形状的影响。

Description

一种用于测量静态接触角的滴液装置

技术领域

本发明涉及滴液领域，具体涉及一种用于测量静态接触角的滴液装置。

背景技术

根据权威学者及相关实验结果论证，液滴的体积影响静态接触角的大小。液滴体积过大将使静态接触角减小；液滴体积过小将使静态接触角变大。当液滴体积稳定在一定范围时，静态接触角基本保持不变。根据DL/T864—2004国际标准规定，静态憎水角测量选用的水珠体积应为4～7μL。国内外实验操作中，实际选用体积标准大小不一，国内有的研究选择大于5～6μL，德国布伦瑞克技术大学选用30μL，表界面研究人员一般选用2～5μL。

此外，液滴下落速度如果过大，其冲击力滴将影响水珠表面力的平衡，使液滴轮廓变形，不再呈近似圆球状，从而影响静态憎水角的测量。因此，精确控制液滴体积在合理范围内和控制液滴下落速度对准确测量静态接触角具有重要意义。

现在已有的滴液装置中，胶头滴管为比较常见的实用仪器，但其无法精确控制液滴体积，故不能满足测量静态憎水角的要求，其他简易仪器不能同时满足液滴体积控制、液滴形状、下落速度的要求。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种用于测量静态接触角的滴液装置。

本发明采用如下技术方案：

一种用于测量静态接触角的滴液装置，包括针头、活塞棒、橡胶头、滴水针筒，所述橡胶头安装在活塞棒的下端，且位于滴水针筒内，并与滴水针筒密封接触，还包括活塞运动螺母、针筒运动螺母，所述活塞棒及滴水针筒外壁均带有螺纹，所述活塞运动螺母安装在活塞棒上；所述针筒运动螺母安装在滴水针筒的中上端。

还包括支架、限位固定螺钉，所述针筒运动螺母通过限位固定螺钉安装在支架上。

所述滴水针筒还设有刻度盘。

所述刻度盘上方设有门字型支架，活塞运动螺母在水平方向设置在门字型支架的横杆上。

所述活塞运动螺母表面设有标志线。

本发明的有益效果：

本滴液装置可在一定范围内精准的控制液滴体积，且能保证液滴自然成形的完整形态，避免其下落时的冲击对液滴形状的影响；

本装置构造简易，易于制造，维护方便，成本低廉，操作简单，且使用精度可达到测量要求。

附图说明

图1为本发明一种用于测量静态接触角的滴液装置的结构示意图；

图2为图1中Ⅰ部分的放大图。

图中示出：

1-活塞棒，2-活塞运动螺母，3-滴水针筒，4-针筒运动螺母，5-限位固定螺钉，6-支架，7-针头，8-橡胶头。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1、图2所示，一种用于测量静态接触角的滴液装置，包括针头7、活塞棒1、橡胶头8、滴水针筒3，所述橡胶头8安装在活塞棒1的下端，位于滴水针筒3内，还包括活塞运动螺母2、针筒运动螺母4，所述活塞棒1及滴水针筒3外壁均带有螺纹，所述活塞运动螺母2安装在活塞棒1上，所述针筒运动螺母4安装在滴水针筒3的中上端。

活塞棒1与滴水针筒3内壁不接触，橡胶头8与滴水针筒3内壁密封接触，在滴水针筒3内上下移动，吸进或挤压出液体。

所述滴水针筒3上方设有刻度盘，与滴水针筒为一整体，两者不能相对运动，所述刻度盘上方设有门字型支架，所述门字型支架包括两根竖杆及一根横杆，所述活塞运动螺母2设置在横杆中间，所述横杆中间为中空，使活塞运动螺母固定于某一水平面，使得活塞运动螺母2只能水平旋转，不能上下移动。

所述活塞运动螺母2上设有垂直的标志线，旋转的时候此标志线会转动，刻度盘不动，然后根据此标志线所对应下方刻度盘的刻度读取下压水滴体积。

活塞棒1带有螺纹，活塞运动螺母2通过传动螺纹安装在活塞棒1上，当给活塞棒1一个向下的力，同时旋转活塞运动螺母，使得活塞棒1向下运动，根据活塞运动螺母2上的标志线对应下方刻度盘刻度，旋转活塞运动螺母2，精确控制下压液滴体积。例如刻度盘刻度为0μL～20μL，即螺母每旋转一圈，针筒滴出20μL液体。

滴水针筒3通过外壁螺纹与针筒运动螺母4连接，针筒运动螺母4通过限位固定螺钉5固定在支架6上，通过旋转滴水针筒，可在一定高度范围内上下移动滴水针筒。针筒、刻度盘、门字型支架实则为一体，可手拧门字型支架，旋转滴水针筒。在针尖凝成水珠后，旋转针筒，使针筒缓慢匀速向下运动，用针尖将水珠滴到样品表面。

通过滴水针筒刻度盘限制针头运动极限位置，避免碰触待测样品，从而损坏装置。

限位固定螺钉5保证针筒运动螺母与支架6的位置关系，阻止其相对运动。

支架6的作用是固定整个装置，保证测量过程中装置的稳定性，在水平方向上固定滴液区域。

整套装置均由塑料制成，轻巧便携，便于制造。

使用本装置进行滴液具体操作为：

吸取待测量液体：

将针头***盛有液体的容器内，调节活塞运动螺母，带动活塞棒向上运动，从而使得活塞橡胶头上移，在大气压的作用下将液体通过针头吸入管体内，通过观察刻度盘刻度补充液体的体积，直至达到要求的刻度线处，完成吸取测量液体的操作。

放置样品：

将已吸取测量液体的装置放置于被测物体表面上方（注：之前通过圆形水平仪确定待测表面的水平），固定支架，旋转滴水针筒，使针头下降至距离被测物体表面大约1cm处。

控制液滴体积：

缓慢旋转活塞运动螺母，根据螺母上的刻度控制液滴体积，达到检测要求时停止旋转。旋转过程将带动活塞棒向下运动，从而使得橡胶头对针管内液体施加压力，让液体经针头下落，在大气压力及表面张力的作用下呈液滴状；并悬挂于针头末端位置。

滴液操作：

为减小液滴下落至被测物体表面时冲力对液滴的影响，本装置采用针头轻触方式滴液。即完成上步操作后，缓缓转动针筒，使针筒整体下移，针头不断下降，下移过程中采用间歇式下移方法，在下降过程中每转动针筒1/4周，即等待5秒，待针头上的液滴稳定后再继续转动，以减小支架下移对液滴造成的震动影响。下移至液滴与被测物体表面发生接触，此时在表面张力的作用下，液滴会与被测物体表面形成半球形。停止转动针筒，结束下移过程，等待约5秒，待震动消除后反方向旋转针筒，使针头缓缓向上移动。移动时同样采用间歇式移动方法，直至针头完全脱离液滴，并上移至液滴上部距离液滴最高处1cm附近，上移过程结束。

待液滴处理步骤完毕后，可移去本装置，亦可清除液滴，重复实验操作步骤，再次进行操作。

本滴液装置可在0μL～20μL范围内精准的控制液滴体积，且能保证液滴自然成形的完整形态，避免其下落时的冲击对液滴形状的影响，装置构造简易，易于制造，维护方便，成本低廉，操作简单，且使用精度可达到测量要求。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于测量静态接触角的滴液装置，包括针头、活塞棒、橡胶头、滴水针筒，所述橡胶头安装在活塞棒的下端，且位于滴水针筒内，并与滴水针筒密封接触，其特征在于，还包括活塞运动螺母、针筒运动螺母，所述活塞棒及滴水针筒外壁均带有螺纹，所述活塞运动螺母安装在活塞棒上；所述针筒运动螺母安装在滴水针筒的中上端。

2.根据权利要求1所述的一种用于测量静态接触角的滴液装置，其特征在于，还包括支架、限位固定螺钉，所述针筒运动螺母通过限位固定螺钉安装在支架上。

3.根据权利要求1所述的一种用于测量静态接触角的滴液装置，其特征在于，所述滴水针筒还设有刻度盘。

4.根据权利要求3所述的一种用于测量静态接触角的滴液装置，其特征在于，所述刻度盘上方设有门字型支架，活塞运动螺母在水平方向设置在门字型支架的横杆上。

5.根据权利要求1所述的一种用于测量静态接触角的滴液装置，其特征在于，所述活塞运动螺母表面设有标志线。

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