微纳转移膜超声分离提取装置

技术领域

本发明涉及转移膜分离提取技术领域，特别是涉及微纳转移膜超声分离提取装置。

背景技术

滑动接触过程中材料的转移行为及结构演化是机械工程摩擦学领域一项关键的研究课题。在一些润滑情况下，摩擦副表面会通过一系列物理及化学作用生成一层转移膜。对该层转移膜的成分、成键结构解析对于基础科学研究、润滑设计具有重要的意义。实现这类分析研究，需要将转移膜无损的从摩擦副表面分离，并转移至微栅支持膜上进行显微拉曼、扫描电镜、能谱、透射电镜表征。然而，对于球盘摩擦磨损实验的试件，摩擦球上形成的转移膜尺寸通常在数十到数百微米之间，如何有效的将转移膜从摩擦球上分离是一项难点。

目前的实验研究中，通常采用乙醇冲洗过滤、针尖挑取等方法分离摩擦球上的转移膜，存在以下问题：

(1)随机性大：操作引入的人为误差较大，难以保证不同实验组的摩擦球上的转移膜精确地提取自同一区域；

(2)操作难度大：转移膜尺寸较小，目视定位难度高，对于实验者技术依赖较高，操作易失误；

(3)易污染：由于对摩擦球直接进行操作，操作时易引入杂质，影响提取质量。

发明内容

基于此，有必要针对目前分离提取转移膜的技术所存在的上述问题，提供一种微纳转移膜超声分离提取装置。

本申请一实施例提供一种微纳转移膜超声分离提取装置，包括：

转移容器，具有容纳腔，所述容纳腔的腔底设有通孔；

夹紧部，用于夹紧试件且与所述转移容器可拆卸地固定连接，所述夹紧部夹紧所述试件时所述试件的摩擦端凸出于所述夹紧部，以致所述试件的摩擦端能进入所述通孔内；

固定部，所述固定部与所述转移容器可拆卸地固定连接，所述固定部设有排液孔，所述固定部与所述转移容器用于夹紧微栅支持膜，使得所述微栅支持膜位于所述排液孔的入口处和所述通孔的出口处；以及

密封部，用于密封或打开所述排液孔的出口。

上述的微纳转移膜超声分离提取装置，由于采用夹紧部夹紧试件，夹紧部夹紧试件时试件的摩擦端凸出于夹紧部，从而摩擦端可以用于在摩擦磨损实验中进行摩擦接触以形成转移膜，进而可以确定转移膜位于试件凸出于夹紧部的一端(摩擦端)，实现了对转移膜的定位。进行转移膜的分离提取时，无需将试件从夹紧部取下，直接将夹紧部与转移容器可拆卸地固定连接，则可以确保摩擦端的转移膜能够进入通孔内并被通孔内的转移介质浸没，从而能够准确地保证对转移膜地分离和提取效率。由于进行转移膜的分离提取时能够准确定位转移膜，从而减小了操作难度，且便于实现不同实验组的试件的转移膜精确地提取自同一区域。而且，通过夹紧部夹紧试件，在操作过程中可通过对夹紧部进行操作来实现对试件的操作，无需直接接触试件，从而不易造成对转移膜的污染。

在一实施例中，所述固定部与所述转移容器之间设置有密封圈，所述密封圈位于所述固定部与所述转移容器夹紧所述微栅支持膜的夹紧处。

在一实施例中，所述固定部与所述转移容器螺纹连接。

在一实施例中，所述夹紧部包括：

第一夹紧件，设有凹腔，所述凹腔的腔底设有避让孔，所述凹腔用于容纳所述试件，所述避让孔用于使所述摩擦端伸出至所述第一夹紧件之外；和

第二夹紧件，所述第二夹紧件与所述第一夹紧件可拆卸地固定连接，所述凹腔的腔底面向所述第二夹紧件，以致所述第二夹紧件向所述凹腔的腔底压紧所述试件。

在一实施例中，沿所述摩擦端伸出所述第一夹紧件的方向，所述避让孔的内径逐渐变小并用于与所述试件适配，所述第二夹紧件压紧所述试件时使所述试件与所述避让孔的孔壁抵紧。

在一实施例中，所述第二夹紧件设有配合槽，所述配合槽用于与所述试件配合。

在一实施例中，沿所述摩擦端伸出所述第一夹紧件的方向，所述配合槽的内径逐渐增大并用于与所述试件适配。

在一实施例中，所述第二夹紧件能够相对于所述第一夹紧件向靠近或远离所述凹腔的腔底的方向调节位置。

在一实施例中，所述第二夹紧件与所述第一夹紧件螺纹连接。

在一实施例中，所述的微纳转移膜超声分离提取装置还包括：罩体，与所述转移容器可拆卸地固定连接，所述罩体围罩于所述夹紧部并围挡所述容纳腔的开口。

在一实施例中，所述夹紧部与所述罩体可拆卸地固定连接,以致所述夹紧部间接地与所述转移容器可拆卸地固定连接。

在一实施例中，所述罩体与所述转移容器螺纹连接。

在一实施例中，所述罩体与所述转移容器之间设置有密封圈。

在一实施例中，所述夹紧部能够相对于所述罩体向靠近或远离所述容纳腔的腔底的方向调节位置。

在一实施例中，所述的微纳转移膜超声分离提取装置还包括锁定件，所述锁定件的一端穿过所述罩体，并与所述夹紧部可拆卸地固定连接，所述锁定件与所述罩体螺纹连接。

在一实施例中，所述锁定件与所述夹紧部螺纹连接。

在一实施例中，沿所述摩擦端凸出于所述夹紧部的方向，所述通孔的内径从大变小。

在一实施例中，所述通孔包括：锥形孔和圆柱形孔；沿所述摩擦端凸出于所述夹紧部的方向，所述锥形孔与圆柱形孔依次排布，且所述锥形孔的内径逐渐变小；所述圆柱形孔的内径与所述锥形孔的最小内径相同。

在一实施例中，所述通孔的入口的口壁用于与所述试件抵紧，以形成密封配合。

在一实施例中，所述密封部与所述排液孔螺纹配合。

在一实施例中，所述密封部与所述固定部之间设置有密封圈。

在一实施例中，所述的微纳转移膜超声分离提取装置还包括超声容器，用于容纳所述转移容器、所述固定部以及所述密封部，所述超声容器用于容纳超声介质，所述超声容器用于与超声模块连接。

在一实施例中，所述的微纳转移膜超声分离提取装置还包括超声模块。

附图说明

图1为一实施例的微纳转移膜超声分离提取装置进行转移膜的分离提取时的示意图。

附图标号说明：

试件10；摩擦端11；转移膜12；微栅支持膜20；转移介质30；超声介质40；

微纳转移膜超声分离提取装置100；转移容器110；夹紧部120；第一夹紧件121；第二夹紧件122；固定部130；密封部140；罩体150；锁定件160；超声容器170；超声模块180；密封圈190；容纳腔101；通孔102；锥形孔1021；圆柱形孔1022；排液孔103；凹腔104；避让孔105；配合槽106。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参考图1，本申请一实施例提供一种微纳转移膜超声分离提取装置100和试件10。试件10为用于摩擦磨损实验的试件，试件10经过摩擦磨损实验后，其用于摩擦接触的一端(即摩擦端11)会形成转移膜12。微纳转移膜超声分离提取装置100用于将试件10上的转移膜12分离并提取至微栅支持膜20上。

微纳转移膜超声分离提取装置100包括：转移容器110、夹紧部120、固定部130以及密封部140。

转移容器110具有容纳腔101，容纳腔101的腔底设有通孔102。容纳腔101内用于盛放转移介质30，从而转移介质30能够流入通孔102内。转移介质30例如是无水乙醇或丙酮。

在进行转移膜12的分离提取时，固定部130与转移容器110可拆卸地固定连接，微栅支持膜20夹紧于固定部130与转移容器110之间，从而能够固定微栅支持膜20。固定部130设有排液孔103。密封部140用于密封或打开排液孔103。微栅支持膜20位于通孔102处的出口和排液孔103的入口处，因此，密封部140密封排液孔103时，通孔102内的转移介质30则不能经排液孔103排出，从而能够使通孔102内能具有充足的转移介质30。

试件10在用于摩擦磨损实验时，可通过夹紧部120装夹试件10。夹紧部120夹紧试件10时试件10的摩擦端11凸出于夹紧部120，从而摩擦端11可以用于在摩擦磨损实验中进行摩擦接触，进而形成转移膜12。试件10经过摩擦磨损实验形成转移膜12后，则进行转移膜12的分离提取，将夹紧部120与转移容器110可拆卸地固定连接。由于夹紧部120夹紧试件10时试件10的摩擦端11凸出于夹紧部120，则摩擦端11能够进入通孔102内，从而转移膜12能够进入通孔102内并被通孔102内的转移介质30浸没。

在进行转移膜12的分离提取时，转移容器110、固定部130以及密封部140均放置于超声容器170内，通过超声模块180向超声容器170施加超声能量，超声能量经超声容器170内的超声介质40传递至转移容器110，并经转移容器110内的转移介质30传递至试件10的摩擦端11，从而使得转移膜12与试件10分离，分离后的转移膜12形成碎片并与通孔102内的转移介质30共同形成悬浊液。此时，通过密封部140打开排液孔103，则通孔102内的悬浊液中的转移介质30从微栅支持膜20通过后经排液孔103排出，悬浊液中的转移膜12形成的碎片则沉淀在微栅支持膜20上。再将固定部130与转移容器110拆卸，则能够取出带有转移膜12形成的碎片的微栅支持膜20，从而完成了转移膜12的分离和提取。超声介质40可以但不限于是纯水。

上述的微纳转移膜超声分离提取装置100，由于采用夹紧部120夹紧试件10，夹紧部120夹紧试件10时试件10的摩擦端11凸出于夹紧部120，从而摩擦端11可以用于在摩擦磨损实验中进行摩擦接触以形成转移膜12，进而可以确定转移膜12位于试件10凸出于夹紧部120的一端(摩擦端11)，实现了对转移膜12的定位。进行转移膜12的分离提取时，无需将试件10从夹紧部120取下，直接将夹紧部120与转移容器110可拆卸地固定连接，则可以确保摩擦端11的转移膜12能够进入通孔102内并被通孔102内的转移介质30浸没，从而能够准确地保证对转移膜12地分离和提取效率。由于进行转移膜12的分离提取时能够准确定位转移膜12，从而减小了操作难度，且便于实现不同实验组的试件10的转移膜12精确地提取自同一区域。而且，通过夹紧部120夹紧试件10，在操作过程中可通过对夹紧部120进行操作来实现对试件10的操作，无需直接接触试件10，从而不易造成对转移膜12的污染。

在本实施例中，试件10为用于球盘摩擦磨损实验的摩擦球。可以理解，试件10不限于是摩擦球，还可以是其他摩擦磨损实验中的试件，例如三棱锥等。

在一实施例中，微纳转移膜超声分离提取装置100包括超声容器170。超声容器170用于容纳转移容器110、固定部130以及密封部140。超声容器170用于容纳超声介质40。超声容器170用于与超声模块180连接，使得超声模块180能够向超声容器170传递能量。

在其他实施例中，微纳转移膜超声分离提取装置100也可以不包括超声容器170，而是在进行转移膜12的分离提取时，借助于另外采购的超声容器170。

在一实施例中，微纳转移膜超声分离提取装置100包括超声模块180。

在其他实施例中，微纳转移膜超声分离提取装置100也可以不包括超声模块180，而是在进行转移膜12的分离提取时，借助于另外采购的超声模块180。

请参考图1，在一实施例中，固定部130与转移容器110之间设置有密封圈190，该密封圈190位于固定部130与转移容器110夹紧微栅支持膜20的夹紧处，从而能够尽量保证转移介质30不会从固定部130与转移容器110之间流走，进而保证通孔102内具有充足的转移介质30。

请参考图1，在一实施例中，转移容器110与固定部130螺纹连接，从而实现转移容器110与固定部130的可拆卸地固定连接。具体地，转移容器110的内螺纹与固定部130的外螺纹配合。

请参考图1，在一实施例中，夹紧部120包括：第一夹紧件121和第二夹紧件122。第一夹紧件121设有凹腔104。凹腔104用于容纳试件10。第二夹紧件122与第一夹紧件121可拆卸地固定连接。凹腔104的腔底面向第二夹紧件122，从而第二夹紧件122向凹腔104的腔底压紧试件10，进而使得试件10被第一夹紧件121和第二夹紧件122夹紧。凹腔104的腔底设有避让孔105，避让孔105避让用于摩擦端11，从而使摩擦端11穿过避让孔105伸出至第一夹紧件121之外，即凸出于第一夹紧件121，进而摩擦端11可以用于在摩擦磨损实验中进行摩擦接触，摩擦端11形成的转移膜12也能够进入通孔102内。

请参考图1，在一实施例中，沿摩擦端11伸出第一夹紧件121的方向(在图1中即从上向下)，避让孔105的内径逐渐变小，试件10位于避让孔105内的部分的外径逐渐变小，从而避让孔105与试件10适配，使得该试件10能够更加可靠地被夹紧。而且，由于避让孔105的内径逐渐变小，从而，第二夹紧件122压紧试件10时，试件10能够与避让孔105的孔壁抵紧且不会从避让孔105脱落，进而能进一步确保试件10被夹紧。

具体在本实施例中，试件10为摩擦球，避让孔105的孔壁可以是与该摩擦球适配的球弧面。

在其他实施例中，试件10为三棱锥时，则避让孔105的孔壁则可以为三个依次连接且呈倾斜状态的平面，该三个平面分别与三棱锥的三个外表面贴合。

请参考图1，在一实施例中，第二夹紧件122面向凹腔104的腔底的一侧设有配合槽106。配合槽106用于与试件10配合，从而第二夹紧件122与试件10不易移位，进而有利于第二夹紧件122与第一夹紧件121将试件10夹紧。

请参考图1，在一实施例中，沿摩擦端11伸出第一夹紧件121的方向(在图1中即从上向下)，配合槽106的内径逐渐增大，试件10位于配合槽106内的部分的外径逐渐变大，从而配合槽106与试件10适配，使得该试件10能够更加可靠地被夹紧。

在一实施例中，第二夹紧件122能够相对于第一夹紧件121向靠近或远离凹腔104的腔底的方向调节位置，从而可以调节第二夹紧件122与第一夹紧件121将试件10夹紧的程度，确保试件10的夹紧程度适宜。针对不同尺寸的试件10，也可以通过将第二夹紧件122相对于第一夹紧件121向靠近或远离凹腔104的腔底的方向调节位置，使得不同尺寸的试件10都能被夹紧，从而使得微纳转移膜超声分离提取装置100能够适用于多种不同尺寸的试件10。

请参考图1，在一实施例中，第二夹紧件122与第一夹紧件121螺纹连接，便于第二夹紧件122与第一夹紧件121相对固定和拆卸。同时，也便于第二夹紧件122相对于第一夹紧件121向靠近或远离凹腔104的腔底的方向调节位置。具体地，第一夹紧件121的内螺纹与第二夹紧件122的外螺纹配合。

请参考图1，在一实施例中，微纳转移膜超声分离提取装置100还包括罩体150。罩体150与转移容器110可拆卸地固定连接。罩体150围罩于夹紧部120，并围挡容纳腔101的的开口，从而在进行转移膜12的分离提取时，罩体150能够防止外界的杂质进入转移容器110内，进而减少或避免污染。

请参考图1，在一实施例中，夹紧部120与罩体150可拆卸地固定连接，则可以通过将罩体150与转移容器110可拆卸地固定连接，从而间接地实现夹紧部120与转移容器110可拆卸地固定连接。

请参考图1，在一实施例中，罩体150与转移容器110螺纹连接，便于实现罩体150与转移容器110可拆卸地固定连接。具体地，罩体150的内螺纹与转移容器110的外螺纹配合。

请参考图1，在一实施例中，罩体150与转移容器110之间设置有密封圈190，从而能够实现罩体150与转移容器110的密封配合，进而能够进一步防止外界的杂质进入转移容器110内。

请参考图1，在一实施例中，通孔102的入口的口壁用于与试件10抵紧。在进行转移膜12的分离提取时，由于试件10与通孔102的入口的口壁抵紧，从而试件10与通孔102的入口的口壁形成密封配合，进而能够尽量保证转移膜12从试件10上分离之后全部位于通孔102内，则能够尽量避免转移膜12形成的碎片从通孔102的入口处进入到容纳腔101内。如此，则能够尽量保证通孔102内悬浊液中转移膜12形成的碎片的浓度，从而保证转移膜12的提取效率。

在一实施例中，夹紧部120能够相对于罩体150向靠近或远离容纳腔101的腔底的方向调节位置。在罩体150与转移容器110固定连接之前，可通过夹紧部120相对于罩体150向远离容纳腔101的腔底的方向调节位置，使得夹紧部120和试件10尽量远离容纳腔101的腔底，从而能够避免罩体150与转移容器110固定连接时夹紧部120和试件10与转移容器110之间发生干涉。在罩体150与转移容器110固定连接之后，可通过夹紧部120相对于罩体150向靠近容纳腔101的腔底的方向调节位置，使得夹紧部120携带试件10向通孔102移动，从而确保摩擦端11的转移膜12进入通孔102内。

进一步地，在罩体150与转移容器110固定连接之前，由于通过夹紧部120相对于罩体150向远离容纳腔101的腔底的方向调节位置，夹紧部120和试件10尽量远离容纳腔101的腔底，则容纳腔101内的转移介质30能够流入至通孔102内，使得通孔102内具有充足的转移介质30。在罩体150与转移容器110固定连接之后，由于通过夹紧部120相对于罩体150向靠近容纳腔101的腔底的方向调节位置，使得夹紧部120携带试件10向通孔102移动，则能够保证试件10与通孔102的入口的口壁抵紧。

请参考图1，在一实施例中，微纳转移膜超声分离提取装置100还包括锁定件160。锁定件160的一端穿过罩体150，并与夹紧部120可拆卸地固定连接。锁定件160与罩体150螺纹连接，从而可以通过相对罩体150旋转锁定件160，使得锁定件160携带夹紧部120和试件10共同向靠近或远离容纳腔101的腔底的方向调节位置。具体地，锁定件160的外螺纹与罩体150的内螺纹配合。

请参考图1，在一实施例中，锁定件160与夹紧部120螺纹连接。具体地，锁定件160的外螺纹与夹紧部120的内螺纹配合。在本实施例中，锁定件160的外螺纹与第一夹紧件121的内螺纹配合。

请参考图1，在一实施例中，沿摩擦端11凸出于夹紧部120的方向(在图1中即从上向下)，通孔102的内径从大变小，因此，通孔102的入口处的口径相对较大，从而能够尽量保证试件10上的转移膜12全部进入通孔102内，进而能够尽量保证转移膜12的提取效率。又由于沿摩擦端11凸出于夹紧部120的方向(在图1中即从上向下)，通孔102的内径从大变小，从而通孔102的内径变小的区域使得通孔102的容量相对较小，进而使得通孔102悬浊液中转移膜12形成的碎片的浓度相对较大，有利于提高转移膜12的提取效率。

请参考图1，在一实施例中，通孔102包括：锥形孔1021和圆柱形孔1022。沿摩擦端11凸出于夹紧部120的方向(在图1中即从上向下)，锥形孔1021与圆柱形孔1022依次分布，在图1中即圆柱形孔1022位于锥形孔1021的下侧。沿摩擦端11凸出于夹紧部120的方向，锥形孔1021的内径逐渐变小，圆柱形孔1022的内径与锥形孔1021的最小内径相同，从而实现通孔102的内径从大变小。而且，通过将通孔102设计为锥形孔1021和圆柱形孔1022的组合，便于加工。

请参考图1，在一实施例中，密封部140与排液孔103螺纹配合，从而密封部140相对于固定部130旋转即可实现排液孔103的打开或密封，便于操作。

请参考图1，在一实施例中，密封部140与固定部130之间设置有密封圈190，从而能够进一步防止转移介质30从排液孔103中流出。

在其他实施例中，密封部140也可以是阀门，通过阀门的开闭则也可以实现排液孔103的密封或打开。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。