Пристрій для контролю змочуваності рідиною поверхні твердого тіла

Пристрій для контролю змочуваності рідиною поверхні твердого тіла, що складається з вимірювального блока, розташованого в термостаті, ши 3 дозатор, передавальний механізм, кроковий двигун, блок управління двигуном та цифроаналоговий перетворювач, а вимірювальний блок, що з'єднаний з вимірювальним перетворювачем, виконано у вигляді плоско-паралельного конденсатора з отвором у верхній обкладці, всередині якого встановлений досліджуваний зразок. Пристрій ілюструється блок-схемою, представленою на Фіг. 1 та поданими на Фіг. 2 прикладами часових залежностей зміни імпедансу ємнісного опору при змочуванні рідиною поверхні твердого тіла, де А - залежність для еталонної рідини, Б і В залежності для досліджуваних рідини ЦЖ-1 і ЦЖ-4 відповідно. Пристрій включає (фіг. 1) вимірювальний блок 1, що знаходиться в термостаті 2. За допомогою дозатора (шприца) 3 наносять фіксований об'єм рідини на поверхню досліджуваного тіла. Автоматизоване дозування краплі здійснюється через передавальний механізм 4 за допомогою крокового двигуна 5. Дискретне переміщення поршня дозатора задається блоком управління двигуном 6 через цифро-аналоговий перетворювач 7, що зв'язаний з ЕОМ 8. Одночасно із нанесенням рідини здійснюється вимірювання ємнісного опору перетворювачем 9, звідки сигнал підсилений в широкосмуговому підсилювачі 10, подається на ЕОМ 8. Послідовність проведення контролю на даному пристрої передбачає наступне: на контрольоване тверде тіло, яке розміщене між обкладками конденсатора вимірювального блоку 1, в автоматизованому режимі, який керується ЕОМ 8, за допомогою передавального механізму 4 та крокового двигуна 5 з дозатора 3 наноситься крапля еталонної рідини, наприклад, дистильованої води, та визначається динаміка зміни ємнісного опору конденсатора внаслідок змочування і розтікання краплі рідини поверхнею, що приводить до зміни загальної діелектричної проникності простору між обкладками конденсатора. Перетворений і підсилений сигнал з блоків 9 і 10 подається на ЕОМ 8, в якому програмно здійснюється оброблення сигналу та побудова характеристики зміни ємнісного опору в часі. Після очищення та просушування 64013 4 поверхні твердого тіла, на неї наноситься досліджувана рідина і аналогічно здійснюються вимірювання. Зазначимо, що досліджуване тверде тіло повинно повністю перекривати робочу площу розміром 99 мм обкладок конденсатора, що спрощує розрахунок діапазону зміни ємнісного опору і підвищує точність вимірювання на відміну від неповного перекривання, коли вимірювальний блок представляє собою декілька паралельно з'єднаних конденсаторів. Як еталонна рідина може виступати не тільки дистильована вода, але і інші рідини, які не вступають в хімічну реакцію з твердим тілом. Однак при цьому в кожному окремому випадку необхідно дотримуватись чистоти досліджуваної поверхні та дозатора. Оцінка якості змочуваної рідини та характеру взаємодії системи «рідина тверде тіло» здійснюється шляхом порівняння форми та ступеня розкиду навколо середніх значень динамічного ємнісного опору конденсатора при розтіканні двох рідин. «Загальна» діелектрична проникність включає проникності всіх видів середовищ, що входять у простір між обкладками конденсатора. При дослідженні провідного твердого тіла сама його поверхня відіграє роль обкладки конденсатора. Приклад. На запропонованому пристрої проведено вимірювання динаміки зміни імпедансу опору відносно калібрувальної ємності 15 пФ для трьох рідин: дистильованої води і пенетрантів ЦЖ1, ЦЖ-4, та побудовано згладжені часові залежності для цих рідин (фіг. 2), з яких випливає, що крива зміни імпедансу еталонної рідини А має істотно більшу крутизну, але менший розкид, а криві зміни імпедансу пенетрантів Б, В відповідно - є більш пологішими, з більшою дисперсією навколо середніх значень. Також можна відзначити, що найкращі змочувальні властивості має пенетрант ЦЖ-4, для якого зміна динамічної ємності має вигляд кривої В. Отже, зменшення кута нахилу та збільшення ширини розкиду виміряних величин свідчить про покращені змочувальні властивості рідини, менший її поверхневий натяг, а значить і інтенсивнішу взаємодію між рідиною і твердим тілом. 5 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 64013 6 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601