基于界面張力的微力測(cè)量裝置的研制.pdf

1、隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，微小力值的計(jì)量廣泛應(yīng)用于在醫(yī)學(xué)、制造加工、微機(jī)電系統(tǒng)等領(lǐng)域。因此，研究微小力值的測(cè)量具有非常重要的意義。隨著表面化學(xué)的發(fā)展及觀測(cè)手段的提高，荷葉的“自清潔效應(yīng)”逐漸被人們所認(rèn)知，這為超疏水表面的人工制備奠定了基礎(chǔ)，進(jìn)而促進(jìn)了超疏水表面的實(shí)際應(yīng)用。通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn):室溫下的水滴將對(duì)直徑為毫米級(jí)別的聚丙烯小球產(chǎn)生大小為毫牛級(jí)別的界面張力。本文采用一種新的設(shè)計(jì)思路，利用界面張力實(shí)現(xiàn)微力的測(cè)量。主要工作和結(jié)論如下:
　

2、　(1)通過(guò)分析界面張力產(chǎn)生的原因，研究了小球與液滴的相互作用機(jī)理，以及查閱文獻(xiàn)和公式推導(dǎo)得出了液滴對(duì)小球界面張力的計(jì)算公式;并選擇了一種合適的方法進(jìn)行超疏水表面的制備;初步設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單的機(jī)械裝置，完成各零件的加工，組裝裝置的初級(jí)模型，并進(jìn)行初步的拉伸實(shí)驗(yàn);進(jìn)行圖像處理，分析微力測(cè)量裝置設(shè)計(jì)的合理性。
　　(2)根據(jù)裝置的工作原理及工作特點(diǎn)，對(duì)相應(yīng)的零部件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、加工并裝配;選擇合適的控制單元、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作精度進(jìn)

3、行校正;選擇合適的工業(yè)相機(jī);進(jìn)行圖像處理程序的優(yōu)化。
　　(3)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量懸臂梁彈性系數(shù)，并選取合適的懸臂梁進(jìn)行后面的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，提出了一種測(cè)量懸臂梁彈性系數(shù)的新方法;測(cè)量出水與小球接觸角的大小并分析其合理性;用已知彈性系數(shù)的懸臂梁驗(yàn)證裝置測(cè)量的精確度，并分析不同拉伸速率下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出在較低的拉伸速率下可以精確測(cè)量出懸臂梁的彈性系數(shù);進(jìn)行細(xì)絲的拉伸實(shí)驗(yàn)，通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)目前的裝置并不能進(jìn)行細(xì)絲力學(xué)性能的測(cè)量，其原因是小