Lys, kamera, action ... den superhurtige verden af ​​dråbedynamik

Kameraer, der optager op til 25, 000 billeder i sekundet er blevet brugt til at fange det øjeblik, hvor to dråber væske kommer sammen og blandes-og det åbner for forskning i nye applikationer til 3D-udskrivning.

Med et af farvekameraerne placeret under dråberne og det andet til siden, det synkroniserede system var i stand til at registrere det øjeblik, en af ​​dråberne passerede over den anden, skabte en overfladestråle, der dannede mindre end 15 millisekunder - det vil sige 15 tusindedele af et sekund - efter at de havde samlet sig.

Thomas Sykes, en ph.d. forsker ved University of Leeds og hovedforfatter af undersøgelsen, sagde brugen af ​​højhastighedsbilleddannelse har givet et nyt indblik i den komplekse måde, hvorpå dråber opfører sig, når de interagerer, en gren af ​​videnskaben kendt som fluid dynamics.

Sykes, som er en del af både Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) Center for Doctoral Training in Fluid Dynamics i Leeds og Leeds Institute for Fluid Dynamics, sagde:"Kemien bag nye 3D-printteknologier indebærer at have kemikalier deponeret på en overflade. Vi har ofte brug for, at disse kemikalier placeres på en meget specifik måde, for eksempel vil vi gerne have, at dråberne ligger side om side, eller at en dråbe hviler på en anden.

"Ved andre lejligheder ønsker vi, at de blander sig fuldstændigt, at producere en ønsket reaktion på 3D-print mere komplekse strukturer. "

For at få den ønskede dråbeadfærd, forskere har forsøgt at ændre dråbes overfladespænding, gør det lettere for dem at blande eller forblive adskilte. Men hvordan man får det til at ske i udskrivningsprocessen, er dårligt forstået.

I undersøgelsen, brug af to synkroniserede kameraer gjorde det muligt for forskere at se, hvad der skete både på overfladen og inde i dråberne og foretage en bedre vurdering af blanding.

Dr. Alfonso Castrejón-Pita, en lektor og medforfatter af undersøgelsen baseret på University of Oxford, tilføjede:"Tidligere har der har været tilfælde, hvor to dråber påvirker, og du stod tilbage og spekulerede på, om de har blandet sig eller om den ene dråbe lige er gået over den anden. At have to kameraer til at registrere dråbeinteraktionen fra forskellige synsvinkler besvarer det spørgsmål. "

Undersøgelsen er et samarbejde mellem forskere ved University of Leeds, University of Oxford og Queen Mary University of London og resultaterne er blevet offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsvæske.

Fremtidige tendenser inden for 3D-print

3D-udskrivning, også kendt som additiv fremstilling, er en ny teknologi, der har sine rødder i computertryk. I stedet for at der lægges blæk på en side, 3D-printere deponerer kemikalier i lag for at bygge et objekt, ofte fra et computerstøttet designsystem.

Forskere håber at udvide sortimentet og typen af ​​produkter, der kan fremstilles ved 3D-print, for eksempel, høj præcision "stilladser" til vævsteknik i laboratoriet, hvorpå menneskeligt væv kan dyrkes. Men betydelige fremskridt inden for teknologien kræver en klarere forståelse af, hvordan kemikalier reagerer, når de aflejres af en 3D-printer.

Dr. Mark Wilson, en lektor i Leeds og hovedvejleder for projektet, sagde:"Billedteknikkerne udviklet har åbnet et nyt vindue om dråbeteknologi."

"Vi var i stand til at afsløre de interne strømme, mens billeddannelse med en tilstrækkelig hastighed til at fange den hurtige dynamik. Denne eksperimentelle opsætning giver os mulighed for at visualisere, hvordan ved at ændre dråbes overfladespænding, vi kan ændre deres adfærd. "