本发明专利技术公开了一种不同温度下液滴接触角与滚动角测试装置，包括光学平板及其上的显微镜头固定支架，显微镜头固定支架上固定有CCD工业相机及显微镜头，显微镜头沿中轴线在焦点处设置有温度场控制模块，温度场控制模块固定于光学平板上的多自由度载物模块上，其顶部设置有滴液架及微滴管，光学平板上还设置有光源固定座及PID控制器，光源固定座与温度场控制模块相邻的面有无影光源。本发明专利技术还公开了一种不同温度下液滴接触角与滚动角测试装置的测试方法。本发明专利技术解决了现有技术中存在的装置无法实时测试不同温度环境下材料表面接触角及滚动角的问题，与此同时，使用该套装置和配套的测试方法，还可有效提高测试效率及测试精度。度。度。
【技术实现步骤摘要】
一种不同温度下液滴接触角与滚动角测试装置及测试方法
[0001]本专利技术属于表面润湿性能测试
，具体涉及一种不同温度下液滴接触角与滚动角测试装置，本专利技术还涉及一种不同温度下液滴接触角与滚动角测试装置的测试方法。
技术介绍
[0002]润湿性是材料表面的重要特性之一，在表面工程中具有重要的意义，润湿性可以通过接触角来反映。在表面浸润性的研究过程中，液滴在表面的接触角及滚动角是常用到的两个技术指标。在航空航天领域，当航空器在高空工作时，航空器表面会吸附高空云层中的液滴和冰晶，这些液滴和冰晶会在航空器表面形成一层冰层，这给航空器造成重大的安全隐患，因此开发出能够适应低温环境的超疏水涂层就显的尤为重要，而能够实现不同环境温度下观测表面接触角装置是该方面研究的关键。
[0003]现有的技术中，接触角测量仪主要用于在常温环境下对液滴与材料之间的接触角进行测量。现有技术在面临高温或低温环境测试需求时，主要是通过外部加热或冷却装置进行预处理后再进行测试，在此过程中，材料表面温度会发生一定的变化，从而导致测试结果与实际情况之间产生误差。此外，这种预处理后再测试的测试效率也较低，不适合大规模使用。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种不同温度下液滴接触角与滚动角测试装置，解决了现有技术中存在的装置无法实时测试不同温度环境下材料表面接触角及滚动角，与此同时，使用该套装置和配套的测试方法，还可有效提高测试效率及测试精度。
[0005]本专利技术的另一目的是提供一种不同温度下液滴接触角与滚动角测试装置的测试方法。
[0006]本专利技术所采用的第一技术方案是，一种不同温度下液滴接触角与滚动角测试装置，包括光学平板，光学平板上设置有显微镜头固定支架，显微镜头固定支架上固定有CCD工业相机，CCD工业相机的镜头与显微镜头固连，显微镜头沿中轴线在焦点处设置有温度场控制模块，温度场控制模块固定于光学平板上的多自由度载物模块上，温度场控制模块顶部设置有微滴管，微滴管固定于滴液架上，光学平板上还设置有光源固定座及PID控制器，光源固定座顶部固定有滴液架固定块，滴液架与滴液架固定块固定连接，光源固定座与温度场控制模块相邻的一面还设置有无影光源，无影光源的设置高度与温度场控制模块保持统一水平。
[0007]本专利技术第一技术方案的特点还在于，
[0008]温度场控制模块具体结构为：包括由保温腔体支撑板和保温腔体上盖板共同围成的立方体空间结构，保温腔体置于所述立方体空间结构内，保温腔体支撑板相对两侧分别设置有一对半导体制冷单元，半导体制冷单元与PID控制器电性连接，保温腔体内部底部用
于放置试样，试样周围设置有圆环状的电阻式加热环，电阻式加热环与PID控制器电性连接，接触式温度传感器一端与试样接触，接触式温度传感器另一端通过保温腔体上盖板上的滴液孔伸出保温腔体上盖板，接触式温度传感器与PID控制器电性连接，接触式温度传感器、半导体制冷单元以及电阻式加热环之间电性连接，保温腔体支撑板另外两个侧面上还分别设置有观测窗。
[0009]多自由度载物模块具体结构为：Y轴千分滑台通过螺栓连接在X轴千分滑台之上，XY角度滑台通过螺栓连接在Y轴千分滑台之上，载物板则通过沉头螺钉与XY角度滑台相连接，载物板上预留有安装所述保温腔体支撑板的连接孔。
[0010]本专利技术所采用的第二技术方案是，一种不同温度下液滴接触角与滚动角测试装置的测试方法，基于一种不同温度下液滴接触角与滚动角测试装置，具体按照以下步骤实施：
[0011]步骤1、将待测试样置于保温腔体的正中心，然后通过调节Y轴千分滑台和X轴千分滑台，使试样上表面中心位置与显微镜头的中心轴线相重合；
[0012]步骤2、启动半导体制冷单元与接触式温度传感器，设定目标温度；
[0013]步骤3、待接触式温度传感器测定的试样表面温度达到目标温度，将微滴管从上至下的安放在滴液架上；
[0014]步骤4、将液滴通过微滴管的容量控制作用定量滴下；
[0015]步骤5、微调Y轴千分滑台、X轴千分滑台位置及显微镜头焦距，直至能够清晰的看到试样上的液滴，且所成像中的试样上表面积聚成一条线，液滴的边缘没有虚影；
[0016]步骤6、使用显微镜头及CCD工业相机拍摄此时液滴与试样表面之间的接触图像；
[0017]步骤7、缓慢微调XY角度滑台，当液滴在试样表面恰巧发生滚动时停止调整，与此同时使用显微镜头及CCD工业相机拍摄此时的液滴与试样表面之间的接触图像；
[0018]步骤8、将步骤6和步骤7中所得到的图像进行处理，得到最终该试样在目标温度下的接触角及滚动角大小。
[0019]本专利技术第二技术方案的特点还在于，
[0020]步骤8具体如下：
[0021]将所获得的图像导入所述CCD工业相机配套的图像处理软件TCapture中，然后使用边界捕捉功能将角的一边选定在液滴和试样表面的接触线上，将另一边选定在液滴轮廓线中下半段圆弧的切线上，进而得到最终的接触角及滚动角大小。
[0022]本专利技术的有益效果是，一种不同温度下液滴接触角与滚动角测试装置及测试方法，实现了不同温度环境下的材料表面接触角的快速测定；实现了不同温度环境下的材料表面滚动角的快速测定；有效的提高了材料表面接触角及滚动角的测试效率及测试精度。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0024]图2为本专利技术中所述的温度场控制模块结构示意图；
[0025]图3为本专利技术中所述的温度场控制模块去掉上盖板后的结构示意图；
[0026]图4为本专利技术中所述的多自由度载物模块结构示意图；
[0027]图5为本专利技术中所述的温度场控制模块工作原理图；
[0028]图6为本专利技术中所述装置观测到的接触角例图；
[0029]图7为本专利技术中所述装置加置高速相机后拍摄到的液滴等时间间隔的滚动例图(间隔时间t＝5ms)。
[0030]1‑
显微镜头，2
‑
温度场控制模块，3
‑
微滴管，4
‑
滴液架，5
‑
滴液架固定块，6
‑
无影光源，7
‑
光源固定座，8
‑
多自由度载物模块，9
‑
光学平板，10
‑
显微镜头固定支架，11
‑
CCD工业相机，12
‑
PID控制器；21
‑
半导体制冷单元，22
‑
滴液孔，23
‑
接触式温度传感器，24
‑
保温腔体上盖板，25
‑
保温腔体支撑板，26
‑
观测窗，27
‑
保温腔体，28
‑
试样，29
‑
电阻式加热环；81
‑
载物板，82
‑
XY角度滑台，83
‑...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种不同温度下液滴接触角与滚动角测试装置，其特征在于，包括光学平板(9)，光学平板(9)上设置有显微镜头固定支架(10)，显微镜头固定支架(10)上固定有CCD工业相机(11)，CCD工业相机(11)的镜头与显微镜头(1)固连，显微镜头(1)沿中轴线在焦点处设置有温度场控制模块(2)，温度场控制模块(2)固定于光学平板(9)上的多自由度载物模块(8)上，温度场控制模块(2)顶部设置有微滴管(3)，微滴管(3)固定于滴液架(4)上，光学平板(9)上还设置有光源固定座(7)及PID控制器(12)，光源固定座(7)顶部固定有滴液架固定块(5)，所述滴液架(4)与滴液架固定块(5)固定连接，光源固定座(7)与所述温度场控制模块(2)相邻的一面还设置有无影光源(6)，无影光源(6)的设置高度与温度场控制模块(2)保持统一水平。2.根据权利要求1所述的一种不同温度下液滴接触角与滚动角测试装置，其特征在于，所述温度场控制模块(2)具体结构为：包括由保温腔体支撑板(25)和保温腔体上盖板(24)共同围成的立方体空间结构，保温腔体(27)置于所述立方体空间结构内，保温腔体支撑板(25)相对两侧分别设置有一对半导体制冷单元(21)，半导体制冷单元(21)与所述PID控制器(12)电性连接，保温腔体(27)内部底部用于放置试样(28)，试样(28)周围设置有圆环状的电阻式加热环(29)，电阻式加热环(29)与所述PID控制器(12)电性连接，接触式温度传感器(23)一端与试样(28)接触，接触式温度传感器(23)另一端通过保温腔体上盖板(24)上的滴液孔(22)伸出保温腔体上盖板(24)，接触式温度传感器(23)与所述PID控制器(12)电性连接，接触式温度传感器(23)、半导体制冷单元(21)以及电阻式加热环(29)之间电性连接，保温腔体支撑板(25)另外两个侧面上还分别设置有观测窗(26)。3.根据权利要求2所述的一种不同温度下液滴接触角与滚动角测试装置，其特征在于，所述多自由度载物模块(8)具体结构为：Y轴千分滑台(8...
【专利技术属性】
技术研发人员：张东亚，晋祥，白奥，高峰，段继豪，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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