一個(gè)彩色相機(jī)置于液滴下方，另一個(gè)位于水滴的側(cè)面，同步系統(tǒng)能夠記錄一個(gè)液滴通過(guò)另一個(gè)液滴的瞬間，形成一個(gè)小于15毫秒的表面射流（即15千分之一秒）——它們結(jié)合后形成的射流。
《3D打印商情》獲悉，通過(guò)以上研究操作，每秒拍攝25，000幀的攝像機(jī)被用來(lái)捕捉兩滴液體聚集在一起并混合在一起的瞬間——它正在為3D打印的新應(yīng)用開(kāi)辟新的研究領(lǐng)域。
利茲大學(xué)的博士研究員，這項(xiàng)研究的第一作者托馬斯賽克斯說(shuō)，高速成像的使用為研究液滴在相互作用時(shí)的復(fù)雜行為提供了新的見(jiàn)解，這是一門(mén)被稱(chēng)為流體力學(xué)的科學(xué)分支。
賽克斯是利茲大學(xué)工程與物理科學(xué)研究委員會(huì)(EPSRC)流體動(dòng)力學(xué)博士培訓(xùn)中心和利茲流體動(dòng)力學(xué)研究所的成員，他表示：“新興3D打印技術(shù)背后的化學(xué)成分包括將化學(xué)物質(zhì)沉積到表面，我們通常需要這些化學(xué)物質(zhì)以高度特定的方式定位，例如，我們可能希望液滴并排躺在一起，或者讓一個(gè)液滴附著在另一個(gè)液滴上。”
“在其他情況下，我們希望它們完全混合在一起，以產(chǎn)生對(duì)3D打印更復(fù)雜結(jié)構(gòu)的理想反應(yīng)?！?/span>
為了獲得理想的液滴行為，科學(xué)家們?cè)噲D改變液滴的表面張力，使它們更容易混合或保持分離。但是，如何在打印過(guò)程中實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，人們對(duì)此知之甚少。
在這項(xiàng)研究中，兩臺(tái)同步相機(jī)的使用使科學(xué)家能夠觀察液滴表面和內(nèi)部發(fā)生的情況，并對(duì)混合進(jìn)行更好的評(píng)估。
這項(xiàng)研究的聯(lián)席作者、牛津大學(xué)(University Of Oxford)副教授阿方索·卡斯特雷洪·皮塔博士(Alfonso Castrejón Pita)補(bǔ)充道：“過(guò)去，有兩種情況發(fā)生過(guò)，兩個(gè)液滴碰撞，而您卻想知道它們是混合的還是有一個(gè)液滴剛剛越過(guò)另一個(gè)液滴。讓兩臺(tái)攝像機(jī)從不同的角度記錄液滴的相互作用就回答了這個(gè)問(wèn)題?！?/span>
這項(xiàng)研究是利茲大學(xué)、牛津大學(xué)和倫敦瑪麗皇后大學(xué)的研究人員合作進(jìn)行的，研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在《Physical Review Fluids》雜志上。
成像技術(shù)如何影響3d打印的未來(lái)趨勢(shì)
3D打印，也被稱(chēng)為增材制造，是一種新興的技術(shù)，其根源在于計(jì)算機(jī)打印。3D打印機(jī)不把墨水放在頁(yè)面上，而是將化學(xué)物質(zhì)層層放置，以建立一個(gè)物體，通常是通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。
科學(xué)家們希望擴(kuò)大3D打印可以制造的產(chǎn)品的范圍和類(lèi)型，例如，在實(shí)驗(yàn)室中為組織工程提供高精度的“支架”，在此基礎(chǔ)上可以生長(zhǎng)人體組織。但是，這項(xiàng)技術(shù)的重大進(jìn)步需要更清楚地了解化學(xué)物質(zhì)被3D打印機(jī)沉積時(shí)的反應(yīng)方式。
利茲大學(xué)副教授、該項(xiàng)目的首席主管馬克·威爾遜博士說(shuō)：“成像技術(shù)的發(fā)展為液滴技術(shù)打開(kāi)了一個(gè)新的窗口?！?/span>
“我們能夠揭露內(nèi)部流動(dòng)，同時(shí)以足夠的速度拍攝快速動(dòng)力學(xué)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置使我們能夠想象如何通過(guò)改變液滴的表面張力來(lái)改變它們的行為?！?/span>
這項(xiàng)研究由利茲EPSRC流體力學(xué)博士培訓(xùn)中心資助。利茲、牛津和倫敦瑪麗皇后大學(xué)之間的合作是由EPSRC資助的英國(guó)流體網(wǎng)絡(luò)資助的。
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