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，通過以上研究操作，每秒拍攝25，000幀的攝像機(jī)被用來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，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解，這是一門被稱為流體力學(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?！?/span>
“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：“過去，有兩種情況發(fā)生過，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打印的未來趨勢(shì)
3D打印，也被稱為增材制造，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：“成像技術(shù)的發(fā)展為液滴技術(shù)打開了一個(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改變液滴的表面張力來改變它們的行為?！?/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資助的英國流體網(wǎng)絡(luò)資助的。
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