[发明专利]一种测试含活性剂油滴在气水界面铺展速度的装置及方法

权利要求书

1.一种测试含活性剂油滴在气水界面铺展速度的装置，包括计算机(1)、高速相机(2)、表面皿(3)、光源(6)、支架(7)、透明导管(5)和进样器(4)，其特征在于，所述支架(7)由下而上分别承托光源(6)、表面皿(3)和高速相机(2)，使得表面皿(3)分别正对光源(6)和高速相机(2)，高速相机连接计算机(1)；所述表面皿(3)中有去离子水构建气水界面，表面皿底部中间位置设有圆形小孔，小孔直径与透明导管一致；所述透明导管(5)的一端通过小孔从表面皿底部延伸出气水界面，并略高于气水界面，另一端连接进样器(4)，所述进样器中有含活性剂的油溶液。

2.如权利要求1所述的一种测试含活性剂油滴在气水界面铺展速度的装置，其特征在于，所述支架承托表面皿的部分为透明材料。

3.如权利要求1所述的一种测试含活性剂油滴在气水界面铺展速度的装置，其特征在于，所述表面皿中去离子水构建的气水界面为表面皿高度的一半。

4.利用权利要求1、2或3所述的装置测试含活性剂油滴在气水界面铺展速度的方法，依次包括以下步骤：

(1)配制含活性剂的油溶液；

(2)用滴管取适量油溶液注入透明导管延伸出表面皿的一端，使透明导管充满含活性剂的油溶液；

(3)向表面皿中缓慢加入去离子水构建气水界面，气水界面略低于透明导管；

(4)打开光源、高速相机和计算机，设置拍摄参数；

(5)用进样器提取含活性剂的油溶液，注入透明导管另一端，通过透明导管输送油溶液至表面皿的气水界面上，利用高速相机采集油滴在气水界面铺展过程的图像并传输至计算机，直至油膜面积不再增大时停止；

(6)计算机将采集的图像进行处理，计算不同时刻油膜的铺展速度，并绘制铺展速度随时间的变化曲线。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，为保证清晰的油水界面，使用水溶性色素对表面皿中的水进行染色，水溶性色素为苋菜红或柠檬黄。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述进样器通过调整取样体积，研究含活性剂油滴的体积对铺展过程的影响。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述表面皿中加入去离子水构建气水界面，通过改变水温，研究温度对含活性剂油滴在水面铺展过程的影响。

8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，通过配制不同类型、不同浓度的无机盐溶液加入表面皿中构建气水界面，研究离子类型、离子浓度对含活性剂油滴在水面铺展过程的影响。

9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，计算不同时刻油膜的铺展速度，过程如下：根据设置的拍摄帧率，得出相邻两帧图像的时间间隔为t_n+1-t_n，测量这两帧图像在同一方向上油膜运移的距离为x_n+1-x_n，由此计算得到油膜在t_n时刻的铺展速度：