測(cè)試油菜角果外表面的靜態(tài)接觸角

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1、測(cè)試油菜角果外表面的靜態(tài)接觸角　　0、引言　　油菜是重要的油料作物，而我國(guó)又是油菜生產(chǎn)大國(guó)，油菜產(chǎn)量占世界的1/3。但與此不匹配的情況是，我國(guó)的油菜機(jī)械化收獲水平十分低下，油菜收獲中對(duì)人工的依賴(lài)程度仍然很高，直接導(dǎo)致我國(guó)的油菜生產(chǎn)成本一直居高不下，嚴(yán)重影響了其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力?！　√镩g試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在連續(xù)的機(jī)械化聯(lián)合收獲油菜的過(guò)程中，潮濕的油菜脫出物會(huì)逐漸粘附在清選篩面，以至于篩孔堵塞，這一過(guò)程伴隨著清選損失的急劇上升，已成為制約油菜機(jī)械化聯(lián)合收獲發(fā)展水平的一個(gè)瓶頸問(wèn)題。為了探求該問(wèn)題的解決之道，提出適用于油菜脫出物清選的減粘降阻技術(shù)與方法，相關(guān)科研人員

2、已對(duì)油菜物料的一些基本特性開(kāi)展了研究。　　已有的研究表明，油菜物料與清選篩面間的粘篩堵孔問(wèn)題屬于濕粘農(nóng)業(yè)物料與運(yùn)動(dòng)金屬部件之間的粘附摩擦問(wèn)題。與此問(wèn)題相關(guān)的研究涉及到摩擦、粘附和固體表面能等多個(gè)方面。其中，固體的表面能又是計(jì)算物質(zhì)相互作用的重要參數(shù)，與吸附、粘附、摩擦及生物相容性等性質(zhì)密切相關(guān)。固體表面能的高低可以通過(guò)其浸潤(rùn)特性而得到反映，氣、固、液三相之間的接觸角是用以作為衡量固體表面浸潤(rùn)特性的常用參數(shù)。已有的研究表明，浸潤(rùn)特性的研究有助于相關(guān)表面的減粘降阻研究。為探究油菜脫出物的粘篩堵孔的解決之道，本文將以油菜脫出物中的油菜角果為研究對(duì)象，

3、測(cè)試并分析油菜角果的外表面與兩種典型液相物質(zhì)之間的接觸角，希望能對(duì)相關(guān)研究提供參考依據(jù)。　　1、試驗(yàn)方法與試驗(yàn)材料　　測(cè)試接觸角大都基于圖像技術(shù)，接觸角本身包含動(dòng)態(tài)接觸角和靜態(tài)接觸角兩類(lèi)。考慮本文的試驗(yàn)對(duì)象為農(nóng)業(yè)物料，各試樣之間存在必然的自然差異，且所需的接觸角數(shù)據(jù)滿足一般精度即可。因此，本文只測(cè)試油菜角果外表面的靜態(tài)接觸角。　　試驗(yàn)采用CAM101型接觸角測(cè)量?jī)x進(jìn)行接觸角試驗(yàn)。該測(cè)量?jī)x使用一個(gè)分辨率為640480的火線視頻照相機(jī)對(duì)樣品臺(tái)上的液滴圖像進(jìn)行采集，并將采集到的圖像傳輸給計(jì)算機(jī)后由計(jì)算機(jī)進(jìn)行接觸角的自動(dòng)測(cè)量。試驗(yàn)時(shí)，需要使儀器附近的空

4、氣流動(dòng)盡可能的小，調(diào)整好注射器、樣品臺(tái)和視頻照相機(jī)鏡頭三者之間的相對(duì)位置，同時(shí)保證樣品臺(tái)的水平和注射器的垂直，并調(diào)整視頻照相機(jī)鏡頭的焦距使所得圖像最為清晰。在使用校準(zhǔn)球進(jìn)行校準(zhǔn)之后才能正式開(kāi)展接觸角試驗(yàn)。試驗(yàn)所用CAM101型接觸角測(cè)量?jī)x?！　「鶕?jù)大量的田間試驗(yàn)可知，濕粘油菜脫出物中的液體主要為油性液體和水性液體兩類(lèi)。作為典型油性液體和典型水性液體，本文采用經(jīng)過(guò)過(guò)濾后的菜油和二次蒸餾水分別作為文中接觸角試驗(yàn)中的液相?！　∥闹羞x擇油菜的品種作為接觸角試驗(yàn)中的考察因素?！　榱吮ＷC試驗(yàn)的可靠性，文中所用的各品種油菜角果均在同一時(shí)期內(nèi)采自同一試驗(yàn)田塊

5、。室內(nèi)接觸角試驗(yàn)時(shí)保持室溫為20℃，每個(gè)品種的接觸角試驗(yàn)分別重復(fù)測(cè)試6次。本文所用的6個(gè)品種油菜的名稱(chēng)及對(duì)應(yīng)的編號(hào)如表1所示，這6個(gè)品種油菜的角果形態(tài)?！　≡囼?yàn)當(dāng)天采集的油菜角果先按品種分類(lèi)并集中放置在冰箱內(nèi)保險(xiǎn)存儲(chǔ)，同時(shí)立即開(kāi)展試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，先將采集到的油菜角果剝開(kāi)去除其中的油菜籽粒，然后取角果的中間部分裁剪成長(zhǎng)約25mm、寬為油菜角果自然寬度的試樣;將該油菜角果外表面試樣粘貼到CAM101型接觸角測(cè)量?jī)x的樣品臺(tái)正中位置，并注意粘貼時(shí)不能破壞油菜角果外表面的原始性狀。在旋轉(zhuǎn)注射器旋鈕產(chǎn)生液滴時(shí)，動(dòng)作需要緩慢平穩(wěn)，確保液滴在自然狀態(tài)下滴落在油菜

6、角果試樣表面，當(dāng)液滴在試樣表面穩(wěn)定后才開(kāi)始采集接觸角圖像?！　橛筒私枪獗砻娴慕佑|角試驗(yàn)狀況?！　?、試驗(yàn)結(jié)果與分析　　分別求出每組試驗(yàn)所得的6個(gè)接觸角數(shù)值的算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，并將最終結(jié)果按照液相分別為二次蒸餾水和過(guò)濾菜油分別繪制到一起進(jìn)行比較，最終結(jié)果分別如圖4和圖5所示，圖中一并給出了每組試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差?！　　∮蓤D4可見(jiàn)，在試驗(yàn)所選取的6個(gè)品種油菜中，有5個(gè)品種的油菜角果與二次蒸餾水之間的接觸角普遍在75°附近，屬于典型的親水性表面，只有華油2790的接觸角超過(guò)90°且達(dá)到了120°附近，顯示出較強(qiáng)的疏水性表面

7、?！　慕档陀筒宋锪吓c運(yùn)動(dòng)金屬部件之間粘附的角度考慮，油菜物料表面的浸潤(rùn)性越偏向于疏水性越好，這樣顯然可以大大減少物料之間及物料與金屬部件之間的粘連力。因此，如果僅從圖4所反映的接觸角數(shù)值看，華油2790是有利于減粘脫附的油菜品種?！　〉Y(jié)合圖2則可以看到，華油2790(即圖2中的第4個(gè)油菜品種)雖然與其他品種的油菜收獲于同一天，但其表觀上的成熟度則顯然要高得多。這反映出該品種的成熟期比較早，所以該品種的疏水特性必然與其成熟度很高有很大關(guān)系。但同時(shí)也能看到，該品種是6個(gè)品種中最細(xì)小的一個(gè)，其單個(gè)角果中油菜籽的產(chǎn)量顯然較低。因而，綜合該品種雖然有

8、利于其與水性成分的減粘脫附，卻也降低了單位產(chǎn)量，這需要油菜育種方面的學(xué)者予以努力提高?！　膱D5可見(jiàn)，試驗(yàn)所用的6個(gè)品種油菜角果外表面與過(guò)濾菜油之間的