基于界面張力的微力測量裝置的研制.pdf

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

2、　(1)通過分析界面張力產生的原因，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計的合理性。
　　(2)根據裝置的工作原理及工作特點，對相應的零部件進行重新設計、加工并裝配;選擇合適的控制單元、驅動機構，對運動機構的工作精度進

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，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;進行細絲的拉伸實驗，通過分析實驗結果我們發(fā)現目前的裝置并不能進行細絲力學性能的測量，其原因是小