[发明专利]一种水滴冻结核测量装置及实验方法

权利要求书

1.一种水滴冻结核测量装置，其特征在于，包括冷凝板、纳米超疏水性涂层、支撑体、CCD相机以及微型计算机；支撑体设于冷凝板上，支撑体与冷凝板共同形成实验腔室；支撑体在实验腔室一侧的设有保护气进口，另一侧的设有保护气出口；纳米超疏水性涂层设于冷凝板上并位于冷凝板与支撑板的接触面上；CCD相机设于支撑体的上端并位于实验腔室的上端；CCD相机连接于微型计算机，微型计算机能获取CCD相机中存储的信息；冷凝板连接于微型计算机，微型计算机能控制冷凝板降温并获得温度数据。

2.根据权利要求1所述的一种水滴冻结核测量装置，其特征在于，纳米超疏水性涂层包括如下重量份的各物质：

聚甲基丙烯酸甲酯 1份

疏水性SiO₂纳米粒子 1份

四氢呋喃 98份。

3.根据权利要求2所述的一种水滴冻结核测量装置，其特征在于，纳米超疏水性涂层是采用如下步骤制备而成：对疏水性SiO₂纳米粒子预处理：将配比量的聚甲基丙烯酸甲酯与疏水性SiO₂纳米粒子混合均匀，得到预处理混合物；溶解混合：将配比量的四氢呋喃与预处理混合物搅拌均匀，并采用超声波分散处理10min。

4.根据权利要求1所述的一种水滴冻结核测量装置，其特征在于，纳米超疏水性涂层是通过如下方式设于冷凝板上，包括如下步骤：预喷涂，将纳米超疏水性涂层喷涂于基板的表面；固化，将喷涂有纳米超疏水性涂层的基板置于干燥箱中，于100℃下干燥4h；组装，自然冷却基板后，将基板安装于冷凝板与支撑体接触的一面。

5.根据权利要求1或4所述的一种水滴冻结核测量装置，其特征在于，纳米超疏水性涂层设于冷凝板上时，能保证水滴与纳米超疏水性涂层的静态接触角不小于150度。

6.根据权利要求1所述的一种水滴冻结核测量装置，其特征在于，还包括第一密封圈，第一密封圈设于支撑体与冷凝板之间。

7.根据权利要求1所述的一种水滴冻结核测量装置，其特征在于，还包括第二密封圈，第二密封圈设于实验腔室中，并位于CCD相机与支撑体之间。

8.根据权利要求1所述的一种水滴冻结核测量装置，其特征在于，还包括温度传感器，温度传感器设于冷凝板的涂层板下方。

9.一种基于权利要求1-8任一所述的水滴冻结核测量装置的实验方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供水滴，向冷凝板的纳米超疏水性涂层上滴一滴水滴，保证水滴能在纳米超疏水性涂层上呈球形；

形成实验腔室，在冷凝板上安装支撑体与CCD相机，保证实验腔室处于密闭状态；

形成保护氛围，打开保护气进口与保护气出口，向保护气进口通入保护气体，使得实验腔室充满保护气体，使得实验腔室中的空气通过保护气出口排出；开启CCD相机操作微型计算机控制冷凝板降温，通过温度传感器，获得温度数据；CCD相机捕捉水滴冻结核过程，录像记录，输送微型计算机，微型计算机使用程序分析获得的数据和图片资料，获得冰核形成过程。