一种测量材料表面高温接触角的装置及测试方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114459959A(43)申请公布日2022.05.10(21)申请号202111680395.0(22)申请日2021.12.30(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人王毅刘壮壮索文华索红莉王善飞梁翔宇刘晶(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203专利代理师张立改(51)Int.Cl.G01N13/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种测量材料表面高温接触角的装置及测试方法(57)摘要一种测量材料表面高温接触角的装置及测试方法，涉及接触角测量领域。包括高温炉、样品放置平台、光学系统、数据处理平台、保护气系统。利用杠杆原理，在杠杆的两侧分别放置待熔块、配重料，使杠杆稍倾斜向待熔块一侧，在高温下待熔块熔化增加了力臂使熔体在重力的作用下流向杠杆头部汇聚成滴，最终滴向待测样，测量出熔体与待测样的接触角。解决了高粘度熔体不易在熔化平台脱落以及以往测量高温接触角不精确的问题。CN114459959ACN114459959A权利要求书1/2页1.一种测量材料表面高温接触角的装置，其特征在于：包括高温炉，提供高温环境使块状待熔块熔化；样品放置平台，用于放置接受液体高温材料的基底的位置；光学系统，用于采集熔体在试样表面的滴落与侵蚀过程；数据处理平台，用于对得到的图像进行接触角大小分析；杠杆系统，提供块状待熔块熔融场所，并且引导熔体滴向待测样品表面；保护气系统，向炉体内通入惰性气体，防止熔体与待测样在高温下氧化；其中，所述的高温炉包括样品放置口、石英玻璃制备的图像采集口、进气口和出气口；样品放置平台位于高温炉内，样品放置平台的台面水平；保护气系统包括惰性气体储气瓶、进气管、出气管、废气处理瓶；惰性气体储气瓶通过进气管与高温炉的进气口连接，高温炉的出气口采用出气管与废气处理瓶连接；光学系统利用高速相机通过图像采集口记录熔体滴向待测样及其铺展过程；高速相机位于高温炉外图像采集口处；数据处理平台采用计算机，数据处理平台与光学系统采用电连接，能够将光学系统得到的图像和数据等传输到数据处理平台上，然后数据处理平台对所得的数据和图像进行处理；杠杆系统位于高温炉内，包括固定在高温炉内壁上的竖直导轨、可在竖直导轨上上下滑动和固定的支点、放置在支点上的横向的杠杆，杠杆的一端A上放置待熔块即待测物，杠杆的一端A位于样品放置平台的正上方，杠杆的另一端B上配置或放置配重块，在杠杆的另一端B的上方和下方对应的高温炉内壁上均设有一个稳定结即上稳定结和下稳定结，上稳定结和下稳定结用于限制杠杆另一端B上下活动的幅度范围；所述的支点、杠杆、稳定结都是由耐高温的刚玉材料制成；杠杆的一端A放置待熔块的区域在靠近支点的这一侧设置一挡板防止待熔块融化后向支点方向即杠杆的中心方向流动，只能向端部流动，且杠杆端部设为带凹槽的尖头状，用于聚集熔体成滴状；放置待熔块后通过控制配重来平衡杠杆使其平衡或使得待熔块这一端稍向下倾斜，待熔块融化后只能向所在的端部流动，由于杠杆作用，此时此端A只能向下倾斜，熔块A熔体向下流出滴到样品放置平台上的基底上；熔体落后，由于杠杆作用，杠杆的另一端B开始向下向倾斜，此时能够防止残余的熔体再次滴向基底影响测试结果；所述的导轨用于控制、固定支点位置，调控杠杆与基底的距离；当待熔块熔化后，摊开后的熔体会增加力矩，使杠杆向待熔块放置区一侧向下倾斜角度增大，在重力作用下熔体流向尖端汇集成滴，最终滴向基底表面。2.按照权利要求1所述的一种测量材料表面高温接触角的装置，其特征在于：光学系统包括高速相机、背景光源和光源控制器；所述的高速相机、背景光源、光源控制器均在图像采集口之外；所述的待测样品、高速相机、背景光源、光源控制器均在同一水平线上。3.采用权利要求1所述的一种测量材料表面高温接触角的装置测量材料表面高温接触角的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：S1将制备好的待测样放到样品放置平台；S2将提前制备好的待熔块放到杠杆的一端A上；S3在杠杆的另一端B添加配重块，使杠杆待熔块这一端稍微向下倾斜或杠杆平衡；S4通惰性气体，使炉腔内完全被惰性气体充满；S4开启高温炉的升温体系，设置炉体保温温度，使炉体升温；其中设置的炉体保温温度高于待熔块的熔点；2CN114459959A权利要求书2/2页S5当温度升至预设温度后开启光学系统，利用高速相机采集熔体滴向基底表面及其接触角图像，通过图像处理软件计算出熔体与基底的接触角。3CN114459959A说明书1/4页一种测量材料表面高温接触角的装置及测试方法技术领域[0001]本发明涉及接触角测量领域，尤其涉及一种测量材料表面高温接触角的装置及测试方法。背景技术[0002]在高