基于界面張力的微力測量裝置的研制.pdf

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

2、　(1)通過分析界面張力產(chǎn)生的原因，研究了小球與液滴的相互作用機理，以及查閱文獻和公式推導(dǎo)得出了液滴對小球界面張力的計算公式;并選擇了一種合適的方法進行超疏水表面的制備;初步設(shè)計出簡單的機械裝置，完成各零件的加工，組裝裝置的初級模型，并進行初步的拉伸實驗;進行圖像處理，分析微力測量裝置設(shè)計的合理性。
　　(2)根據(jù)裝置的工作原理及工作特點，對相應(yīng)的零部件進行重新設(shè)計、加工并裝配;選擇合適的控制單元、驅(qū)動機構(gòu)，對運動機構(gòu)的工作精度進

3、行校正;選擇合適的工業(yè)相機;進行圖像處理程序的優(yōu)化。
　　(3)通過實驗測量懸臂梁彈性系數(shù)，并選取合適的懸臂梁進行后面的實驗驗證，提出了一種測量懸臂梁彈性系數(shù)的新方法;測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)的懸臂梁驗證裝置測量的精確度，并分析不同拉伸速率下的實驗結(jié)果，得出在較低的拉伸速率下可以精確測量出懸臂梁的彈性系數(shù);進行細絲的拉伸實驗，通過分析實驗結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)目前的裝置并不能進行細絲力學(xué)性能的測量，其原因是小