עבודה זו בוצעה במסגרת TTIW-שיתוף הפעולה של Wetsus, מרכז מצוינות לטכנולוגיה בת קיימא מים (www.wetsus.nl). Wetsus ממומן על ידי המשרד ההולנדי לעניינים, האיחוד האירופי לפיתוח האזורי הקרן, מחוז Fryslân, עיר Leeuwarden ותכנית EZ / Kompas של &#39;Samenwerkingsverband Noord-Nederland &quot;כלכליים. המחברים מודים למשתתפים של נושא המחקר &quot;פיסיקה יישומית מים&quot; לדיונים פוריים והתמיכה הכספית שלהם.

.1 המלצות כלליות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ללבוש כפפות חד פעמיות, ללא אבקה לאורך ההגדרה של הניסוי על מנת למנוע זיהום על ידי זיעה או שמן מהידיים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לנקות את כל כלי הזכוכית, אלקטרודות וכל חלקים אחרים שקשר עם הנוזל תחת מחקר, תשומת לב מיוחדת למניעת כניסתה של מזהמים שיכולים להתמוסס בשלב הנוזלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות מד מוליכות, למדוד את מוליכות החשמלית של הנוזל שישמש בניסוי ולאשר שזה ≤1 מייקרו-שני / סנטימטר. </li></ol> .2 הגדרת ניסוי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערכת גשר אופקית (איור 1 א) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח זוג פלטפורמות גובה מתכוונן על משטח שאינו ניצוח רמה. תקן את הפלטפורמה אחת במקום והר הפלטפורמה אחרת על במה תרגום ליניארי ממונעת שיש לו נסיעה מינימאלית של 25 מ&quot;מ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צלחות בידוד מאובטחים (איור 1 א, j חלק) לthמשטח עליון דואר של הפלטפורמות להתאמה. שימוש בידוד צלחות שמעל בגודל, כך שהם תלויים מעל הפלטפורמות של לפחות 10 מ&quot;מ מכל הצדדים. השתמש בחומרים נפוצים כגון טפלון, אקריליק, או חלון זכוכית. בחר את העובי כדי למנוע התמוטטות במתח המרבי המתוכנן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את אספקת המתח הגבוה כוח (איור 1 א, מ &#39;חלק) על פי הוראות יצרן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קליפים תנין הלחמה לסוף של שניהם במתח הגבוה וחוטי קרקע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הצמד קצה אחד של זרוע תמיכה בנויה מחומר בידוד נוקשה על טבעת עומד עם מוט הבידוד הבולט אופקי מעל פלטפורמות הבידוד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר חוטי קרקע ומתח גבוה לזרועות תמיכה באף אחת כמה הליפופים של איזולירבנד, קשרי חוט ניילון, או באמצעים מתאימים אחרים כך קליפים התנין בולטים כלפי מטה מעל הפלטפורמות מבודדת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אלקטרודה קליפ אחד פלטינה (איור 1 א, יא חלק) לכל אחד משני קליפים התנין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקם את זרועות תמיכה כדי שחוט המתח הגבוה הוא מעל הפלטפורמה קבועה וחוט הקרקע הוא מעל הפלטפורמה נעה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערכת גשר אנכית (איור 1b) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף מהדק שאינו מוליך לבמת תרגום ליניארי, כך שהמהדק יכול לנסוע מינימום של 25 מ&quot;מ. השתמש במהדק זה להחזיק את הכלי (איור 1b, אני חלק) שיהיה מחובר לחוט הקרקע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר הרכבה זו למבנה תמיכה נוקשה אנכי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף מהדק שאינו מוליך דומה בקו ומתחת לתמיכה בשלב התרגום ליניארי. השתמש במהדק זה להחזיק את הכלי שיהיה מחובר לחוט מתח הגבוה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפוך &quot;מת מקל&quot; (ראה איור 1 ג להמחשה) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשיג פיסת חומר קשיח שאינו מוליך כמו מוט זכוכית או פלסטיק ארוך 30-40 סנטימטר (איור &amp;# 160; 1c, עמ &#39;חלק). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף פיסת מוליך מתכת ארוכה 10-15 סנטימטר (איור 1 ג, q חלק) בקצה אחד של המוט באמצעות מספר הליפופים של איזולירבנד (איור 1 ג, r חלק) מיושם באופן חצה או חומר תיקון אחר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש &quot;מת המקל&quot; כדי לגשר על אלקטרודות מתח והקרקע גבוהות עם סוף המתכת לאחר אספקת החשמל כבויה כדי להבטיח שהמעגל השתחרר לפני הטיפול בציוד. </li></ol></li></ol> .3 מבצע של גשרים נוזליים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גשרים נוזליים אופקי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממלא כל כלי (איור 1 א, אני חלק) עם מספיק נוזלים כדי להביא את המשטח עד למרחק של 1-5 מ&quot;מ של זרבובית הכוס או שפה. עבור כלי (קוטר 60 מ&quot;מ) המשמשים בהפגנה זו, להשתמש 67 גרם של נוזל למים, 74 גרם לDMSO, או 84.4 גרם לגליצרול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את 2 כלי על גבי פלטפורמת הבידוד כזה שהם Physבאופן לא בולט קשר עם אחד את השני במקום אחד כמו הפיות אבל קיר השפה ישר גם תעבוד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את הגבהים הפלטפורמה, כך שהנוזל יהיה רק ​​ליצור קשר עם אלקטרודה הפלטינה ולא קליפ התנין או חוט. שים לב ליישור האנכי, כך שהגשר וכתוצאה מכך הוא אופקי ברמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקם את האלקטרודות הפלטינה לתוך כלי נוזליים מולא באופן כל כך שהם מינימום של 15 מ&quot;מ מעמדת הקשר שבו הגשר יהווה. הערה: בדרך כלל אלקטרודות ממוקמות בין מרכז הכלי והקיר הרחוק מהמקום שבי שני כלי ליצור קשר. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גשרים נוזליים אנכיים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בשני כלי נקיים, סגור עם יציאה נוזלית אחד כפי שמוצג באיור 1b, חלק i. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממלא כל כלי עם הנוזל הנחקר כך שאין בועות אוויר שנלכדו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס אלקטרודה (איור 1b, k חלק) לכל כלי ולסגור את גap להחזיק את הנוזל במקום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר שני כלי סגורים בתוך ווי התלייה שאינן מוליכה (ראה 2.2) באופן שהפתחים להצביע אחד כלפי שני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף כמה טיפות של נוזל לפתיחה של צינור התחתון, כך שמשטח נוזל מעוקל בולט כמה מילימטרים מעל לשפת הכוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להביא את הכלי העליון כלפי מטה, כך שזה רק אנשי הקשר התחתון אחד להרכיב גשר נימים קטן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את יציאת מתח הגבוהה של החשמל (איור 1b, מ &#39;חלק) לכלי הנמוך מסוף אלקטרודה (נייח) והקרקע לכלי העליון (תרגום). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תפעול מתח גבוה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שיקולים כלליים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני שתמשיך הלאה לאשר כי כל המשטחים יבשים ושאין בריכות, סרטים, או טיפות נוזל נמצאות על פלטפורמות הבידוד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני החלת כוח לניסוי מאשר כי אין מעגלים קצרים ושאין p קרקעהווה aths אשר יכול לגרום לאנשים או לציוד הבא במגע עם משטחי אנרגיה. כדי להיות בטוח בצעו את כל הנהלים ולבחון אזהרות יצרן אספקת חשמל במתח גבוה. במקרה של ספק להתייעץ אנשי בטיחות חשמל מוסמכים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הקוטביות של ספק הכח (אם בחירה) לפני החלת כוח. בדרך כלל, להשתמש בקוטביות מתח חיובית כמו זה מספק גשרים יציבים יותר. הערה: גם קוטביות שלילית יכולה לשמש אך נוטה להניב השפעות אחראי החלל בולטות אשר יכולה להשפיע באופן משמעותי על התכונות הפיסיקליות של שני 48 הנוזל דיאלקטרי ומשפיעה על צפיפות מטען המקומית באזור הניסוי בשל ההבדל הפונקציונלי בשוקעת ולא מקור אלקטרונים תחת פוטנציאלים גבוהים כתשלום עודף ניתן לרסס על גבי מקיף מבני תמיכת בידוד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את המגבלה הנוכחית באספקת החשמל כדי לספק לא יותר מ 5-6 mA של נוכחי. </li></ol> &lt;/ Li&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר אחד משני פרופילי המתח שניתן ליישם - רמפה או צעד. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש ברמפת מתח כאשר ראשון מתחילה ומאפייני ביצועים של הנוזל עדיין לא ידועים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להנמיך את מגבלת המתח באספקת החשמל כדי לספק 0 ק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אפשר הפלט על אספקת החשמל ולאט לאט מתחיל להגדיל את מגבלת המתח בשיעור של כ 250 V / sec. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים לב למתח שבו הצתה הגשר מתרחש, זה הוא מתח סף הצתה המשוער (t V). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בצעד מתח כדי להחיל במהירות מתח למערכת. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להגדיר את מגבלת מתח אספקת החשמל לערך הרצוי מעל לסף ההצתה אשר נקבע על ידי שימוש ברמפת מתח למערכת הנוזלית תחת מחקר (ראה 3.3.2.1.3). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אפשר הפלט על אספקת החשמל. הערה: צעד מתח יכול לגרום קשתי והפליטה של ​​טיפות ועשויות לדרוש כמה seconds לפני צורות גשר יציבה. קשתי מפיק אוזון ומי חמצן וכתוצאה מכך מוליכות נוזלים מוגברות אם מותר להימשך יותר מכמה שניות. מומלץ להחליף את הנוזל עם חומר טרי אם קשתי היא בעיה. </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לייצב את הגשר הבא הצתה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאשר הצתה גשר על ידי התבוננות זרם יציב של נוזל בין שני הכלים. הערה: זה יתרחש בדרך כלל בין 8-10 קילו וולט וילווה על ידי הולכה נוכחית בין 250-500 מייקרו-אמפר תלוי בנוזל המשמש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מנגינת הגשר להארכה על ידי הגדלת המתח ל10-15 קילו וולט עם צריכת זרם ~ 1,000 מייקרו-אמפר. הערה: הערך האמיתי יהיה תלוי בנוזל המשמש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להאריך את הגשר עד למרחק של כ 1 מ&quot;מ לכל 1 קילו וולט מיושם מתח, למשל 15 מ&quot;מ ל15 ק. במידת צורך, לכוון את הגשר בהתאם נוסף על הדרישות של הניסוי. הערה: ca גשר יציבn קיים במשך שעות רבות. </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נהלי כיבוי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לכבות את הגשר על ידי השבתת התפוקה באספקת החשמל במתח הגבוה. המתן מספר שניות לקבלי אספקת הכח לפרוק וקריאת המתח ליפול לאפס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש &quot;מת המקל&quot; שנבנה בסעיף 1.3 לקצרים מחזיקי אלקטרודה לפני טיפול בכל חלקי אנרגיה בעבר. </li></ol></li></ol> .4 הדמיה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקרנת פרינג <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן צלחת שוליים בינארי על ידי הדפסת פסים שחורים על סרט שקוף ולהדביק את זה למסך מפזר זוהר ובוהק. בדוגמה זו, להשתמש בצלחת שוליים A4 (כלומר 297 מ&quot;מ x 210 מ&quot;מ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את צלחת השוליים מול תאורה אחורית, כך שהשולים מוקרנים על ניסיוני ההגדרה כולה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תמונות רשומות או עדיין או סרטים של דפוס השוליים באמצעות מספר רב של מצלמות דיגיטליות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עקוב אחר שינויים שn פני הנוזל, כמו גם שינויים באורך הנתיב האופטי של נוזל subtending על ידי ניתוח התמונות שתועדו ב4.1.3. הערה: כמותי ניתוח של השינויים שנצפו מתבצע באמצעות הערכת שוליים באמצעות חבילות תוכנה שונות, כגון תכנית IDEA זמינה באופן חופשי 49. הפרטים והשיקולים של ניתוח שולי הספציפיים מכוסים במקומות אחרים 49-51. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הדמיה תרמוגרפיות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הטווח הדינמי של המצלמה תרמוגרפיות לפי הוראות היצרן. הערה: בדרך כלל כיול שתי נקודות הכוללת את טווח הטמפרטורות הצפוי היא מספיק כדי לספק רזולוציה תרמית טובה. רוב גשרי הנוזל לפעול בטווח הטמפרטורות 20-50 C °. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע תיקון emissivity וכיול טמפרטורה על ידי ההדמיה פני השטח הפתוח בהיקף של הנוזל תחת מחקר בטמפרטורות מתאימות לניסוי. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלא כלי זהה לשהשתמש בניסיוני ההגדרה עם הנוזל תחת מחקר בטמפרטורת חדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את הטמפרטורה של הנוזל באמצעות thermoprobe טבילה כגון צמד תרמי מסוג K. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקליט תמונה של הנוזל באינפרא האדום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להעלות את הטמפרטורה של הנוזל לטמפרטורות צפויות בגשר באמצעות צלחת חמה או במיקרוגל. הערה: זה הוא בדרך כלל לא יותר מ 10 מעלות צלזיוס מתחת לנקודת רתיחת הנוזל (לדוגמא, 90 מעלות צלזיוס במשך מים). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 4.2.2.2 ו4.2.2.3 לנוזל בטמפרטורה הגבוה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקם את המצלמה מעט מעל גשר אופקי ורמה עם גשר אנכי על מנת למקסם את שטח הפנים שנרשמו. הערה: בשל הקליטה החזקה של אמצע וארוך לנופף קרינת אינפרא אדום על ידי רוב הנוזלים קוטביים, רק חלוקת טמפרטורת פני השטח תהיה גלויה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רשומה אינפרא אדום של מערכת הגשר מתחיל לפני הפעלת התפוקות על פואספקת wer וממשיך עד הניסוי הגיע למסקנה או חיץ המצלמה הוא מלא. </li></ol></li></ol>

The authors Dr. M&#243;nica L&#243;pez S&#225;enz and Dr. Oliver Schreer are employees of IRCAM GmbH that produces instruments used in this Article. The remaining authors declare that they have no competing financial interests.

ההיווצרות המוצלחת של גשרי נוזל EHD יציבים וחזקים דורשת תשומת לב שישולם לפרטים עדיין חשובים פשוטים מסוימים. זה חיוני כי המוליכות יוניות של הפתרונות להיות נמוכות כמו (לדוגמא, 1-5 מייקרו-שני / סנטימטר) מעשי. להיות מודע לכך שזיהום מים יכול לגרום למוליכות מוגברות לנוזלים מסוימים קוטביים (למשל, גליצרול). לשטוף את כל מוצרי זכוכית גם לשים לב לשטיפה זהירה, השתמש אך ורק מוצרי זכוכית נקי מזיהום פני השטח או סימני שריפת קשת מושרה. באופן כללי זה תרגול טוב ללבוש כפפות בכל פעם שטיפול בכל ציוד כדי למנוע שמני עור ומלחים מלזהם את הניסוי. אלקטרודות יש sonicated במשך כמה דקות בממס תחת מחקר, ומומלץ כי אלו הם &quot;שרופה ב&quot; על ידי הפעלת גשר הבלתי מוארך ל30-45 דקות בערכים שוטפים גבוהים (למשל, 3-5 mA) כדי להפחית את האלקטרודה משנית תגובות. טוהר גבוה (לדוגמא,&gt; 99.9%) מתכות אצילות יעבדו הכי טובות כמו חומרי אלקטרודה וצריכות להיות שטח פנים מספיק כדי לשמור על צפיפות זרם נמוכה בסדר הגודל של 10 / מ&quot;ר כדי להפחית חימום מקומי. במקרה של גשרים שיש לי יציבות עניה או קשים להתחיל מומלץ ראשון הוא לאשר ~ 1 מייקרו-שני / סנטימטר מוליכות ושאין בריכות חיצוניות של נוזל שיכול להרשות למסלול נוכחי חלופי. באופן כללי מומלץ שכל המשטחים להיות יבשים ככל האפשר, להקדיש תשומת לב מיוחדת לסרטים דקים שיכול להיווצר בין כלי שיט וצלחות בידוד. אם קשתי מתרחש כוח הפסיקה ולהפחית ערך מתח לאחר מכן החל מחדש את הכוח כקשתי שנגרמו תביא ל&quot; הגזה &quot;של אזורים שנפגעו, אשר יכול להפחית את יציבות גשר או למנוע הצתה גשר כולם ביחד. אם הכח מוחל על המערכת מעל מתח הסף ולא צורות גשר מוט זכוכית מבודדת יכול לשמש כדי למשוך את הנוזל כלפי מעלה לכיוון הנקודות דואר מגע (למשל פיות כוס) בין שני כלי. אם המערכת ממשיכה להתנהג בצורה לא יציבה לנקות את הציוד ולהתחיל שוב עם נוזל טרי. אי זה, מומלץ לקחת את המלאי של הסביבה כחפצי מתכת גדולות, חומרים שתומכים במטען סטטי, או זרמי אוויר חזקים יכול לשבש את הגשר ו / או השדה החשמלי שתומך בו. המערכת הניסיונית לשנות בקלות כדי להתאים חומרים זמינים בדרך כלל ברוב המעבדות. מכולות נוזליים יכולות להיות כמעט מכל חומר תואם ותשומת לב מיוחדת צריכים להיות משולם על הדליקות של המכל או שלב נוזלי במקרה של קשת חשמלית; למשל טפלון יפיק גזים מסוכנים כאשר שרפה. צורת אלקטרודה, מיקום, וחומר יכולים גם להיות שונה כדי להתאים לאילוצים של נתנה הגדרה. אלקטרודות בדרך כלל מישורי עשויות מנייר הכסף משמשות אלא גם חוט יכול לשמש עוד כהנחיות צפיפות הזרם<html> נלקחים בחשבון. השדה החשמלי מיושם יכול להיות DC הטהור, AC הטהור, או DC מוטה AC. כל יפיקו גשרים נוזליים בטווח התגובה התלוי בתדירות לנוזלים שתוארו בספרות על הרטבה חשמלית על דיאלקטרי (EWOD) וdielectrophoresis (DEP) 9 המגדירים טווח תדרי תגובה בין 20 הרץ ועד 20 kHz עבור מתח מתון. תחומי תדרים גבוהים יותר עשויים גם ליצור גשרים אם כי אלה לא נבדקו באופן מפורש וחלק מהעובדים דיווחו לגבול התחתון לגשרים אנכיים AC להיות 50 הרץ 42. אוריינטציה לכוח המשיכה גם לשינוי בקלות, כל עוד מערכת יכולה להיות המציאה כדי לספק משטחי נוזל חופשיים, שהם יציבים ללא שדה חשמלי מיושם. ניסויים שנערכו בהיעדר כוח המשיכה 41 אשר הראה כי יש לי גשרים אלה תלות בהשפעה המייצבת כובד אשר שומרת על האיזון העדין של כוחות בגשר נוזלי. אף אוזן גרון &quot;&gt; גשרי נוזל EHD הם כלי חדש שניתן להוסיף לרפרטואר של יישומים רבים במדעי טבע. הם מאפשרים החקר של האינטראקציה של כוחות בתפזורת ופני השטח עם שדות חשמליים לשימוש חיצוני. הם פותחים את ההזדמנות לבחון את האמצעי חדש של ערבוב נוזלים שונים 37; שינוי קינטיקה הכימית תגובה 52; תחבורת פרוטון 44,45, ובחינת התגובה של מערכות ביולוגיות לתנאים 53 בנוסף גשרים אלה מאפשרים גישה ישירה אל פני השטח הנוזלי ללא כל מבני subtending פיזי שכבר הניבו חדש. מידע ספקטרוסקופיות על הדינמיקה במים נוזליים 28 ומרמז על קיומו של מתג מצב חשמלי מבוקר לפיה נכסים בתפזורת חדשים לצוץ ביום 31 באבל בפוטנציאל לבחון מעבר פאזה הנוזלית נוזלי 54 באמצעות שיטה חדשה לגמרי. היישום התעשייתי הנרחב לא רק של תהליכי EHD (למשל </eמ &#39;&gt;, electrospinning 26, וelectrospray 32,33 שיטות) בהחלט יכול להפיק תועלת מהמחקר נוסף של תופעות של בעלות הברית באופן הדוק אלה.

An erratum was issued for <a href="http://www.jove.com/video/51819/the-preparation-electrohydrodynamic-bridges-from-polar-dielectric">The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids</a>. Figure 3 was updated because it had an incorrect representation of the power used in an operating bridge.
Figure 3 has been updated from:
<img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/5806/51819fig3old.jpg" /> 
Figure 3.&#160;Characteristic curves for a liquid water bridge. The current-voltage relationship for liquid water bridges at 0, 5, 10, 15 mm separation distance is plotted. A lower threshold below which no liquid bridge will form (see inset photo at lower left), and an upper threshold above which bridges are unstable (inset photos 1-4) bound the region of stability. For most bridges with some measureable extension (i.e. &#8805; 5 mm) the total power dissipation lies between 10 and 20 watts. The rupture of a bridge beyond the upper threshold will often follow a sequence of events progressing from normal operation (inset 1), to leaking (inset 2), sagging (inset 3), and finally rupture (inset 4).
to:
<img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/5806/51819fig3new.jpg" /> 
Figure 3.&#160;Characteristic curves for a liquid water bridge. The current-voltage relationship for liquid water bridges at 0, 5, 10, 15 mm separation distance is plotted. A lower threshold below which no liquid bridge will form (see inset photo at lower left), and an upper threshold above which bridges are unstable (inset photos 1-4) bound the region of stability.&#160; Power dissipation is a tunable parameter where longer bridges have a more narrow tuning range than shorter bridges. The rupture of a bridge beyond the upper threshold will often follow a sequence of events progressing from normal operation (inset 1), to leaking (inset 2), sagging (inset 3), and finally rupture (inset 4).

<span style="font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: auto; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; white-space: normal; widows: 1; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; color: rgb(58, 58, 58); font-family: Arimo, &quot;Helvetica Neue&quot;, Helvetica, Arial, sans-serif; font-size: 14px; line-height: 28px; background-color: rgb(255, 255, 255);">An erratum was issued for&#160;<i style="color: rgb(34, 34, 34); font-family: arial, sans-serif; font-size: 12.8px; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; line-height: normal; orphans: auto; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; white-space: normal; widows: 1; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(255, 255, 255);">The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids<span style="color: rgb(34, 34, 34); font-family: arial, sans-serif; font-size: 12.8px; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; line-height: normal; orphans: auto; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; white-space: normal; widows: 1; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; display: inline !important; float: none; background-color: rgb(255, 255, 255);">. Figure 3 was updated because it had an&#160;<span style="color: rgb(34, 34, 34); font-family: arial, sans-serif; font-size: 12.8px; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; line-height: normal; orphans: auto; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; white-space: normal; widows: 1; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(255, 255, 255);">incorrect representation of the power used in an operating bridge.

Erratum: The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids

האינטראקציה בין שדות חשמליים ותוצאות עניין נוזליים במספר הכוחות המתפתחים בתוך תפזורת החומר. במערכות דיאלקטרי נוזל אמיתיות, הדרגתיים השדה שאינו זניח וגיאומטריות שבירת סימטריה לגרום למספר תופעות לכאורה מוזרות. הרץ היה אחד הראשונים לציין התנועה הסיבובית במערכות דיאלקטרי נוזל מוצק 1. Quincke ציין כי מתח interfacial בין שני נוזלים לא שונתה רק על ידי היישום של שדה חשמלי חיצוני, אלא ששינוי זה הביא למאמץ של כוחות על נוזלי הגוף ויכול לשמש כדי לגרום לתנועה סיבובית 2. ארמסטרונג גילה את גשר המים הצף בשנת 1893 3 שנותר טריק מסיבה מסתורי עד לאחרונה כאשר פוקס ועמיתים לעבודה בחנו מכניקת תחבורה המונית ותשלום 4,5 ונפתחו מחדש למנגנונים שבאמצעותם גשרים אלה מהווים חקירה מדעית רצינית. יש לי שדות חשמליים ability להרים נוזלים נגד הכוח הכבידה כעבודתו של Pellat על עליית נוזל דיאלקטרי בין האלקטרודות צלחת מקבילות תערוכות 6. פעולת ההרמה זה מראה את תלות תדר וסופו של דבר יכולה להיות מתואר באמצעות מותח לחץ מקסוול 7. זה חשוב כאשר בוחן את עליית רמת הנוזל הקשורים ל( EHD) גשרי נוזל electrohydrodynamic שבתנאים AC מראה תלות בתדירות 8 דומה להרטבה חשמלית על דיאלקטרי (EWOD) ו( DEP) זרימה המונית dielectrophoretic 9. יתר על כן, היישום של שדות חשמליים פוטנציאליים גבוהים הוא חשוב בשליטה על המטוס נוזלי להיפרד והאינטראקציה של השדה החשמלי עם נוזלים חיונית להבנת התהליך החשוב בתעשייה של atomization electrospray 10,11. שדה חשמלי חיצוני אינו רק משפיע על אנרגיית פני השטח. בגלל הפעולה של קיטוב ומאמץ גזירה, תבניות זרימה יכולהיוקם. דוגמא אחת היא מחזור הדם של נוזלים בנוכחות שדות חשמליים הומוגניות. בזאת זרמי electroconvective הוקמו בתפזורת הנוזל מונעת על ידי לחצים גזירה. Sumoto הוכיח כי מנוע נוזל יכול להיות נבנה באמצעות הרוטור זכוכית המכיל גם נוזל קוטבי או מוט מתכת שקוע באמבט דיאלקטרי שאינו קוטבי וממוקם בתוך שדה חשמלי הומוגניות 12. ניתוח מאוחר יותר על ידי אוקאנו משמש קירוב שדה הומוגנית 13 כדי לפתור את הבעיה הרוטציה שרק יכל איכותית שתתאים לתוצאות הניסויים ונדרש נוזלי דיאלקטרי להגיב כגוש יחיד. חוקרים אחרים על הנושא החמיצו את הנקודה לחלוטין כפי שהם דווחו בטעות וחקרו את השפעת Sumoto כרמת נוזל לעלות 14-16 בתגובה לעבודת השדה החשמלי חלוץ ידי Pellat 17. חשיבותה של הסימטריה משטח השבירה לתהליך הלוקליזציה של תשלום וstre גזירה שנוצרss 18 הוא חיוני להבנה למחקר על גשרי EHD נוזליים. המסה של מלצ&#39;ר על אלקטרומכניקה רצף 19 מספקת בסיס תיאורטי מלא לטיפול בנוזלים בצובר ומפשטת משטחים חופשיים בתוך המגבלה הומוגנית איזוטרופיים. החשיבות של משטחים היא בכל זאת ברורה אפילו מנקודת מבט הרצף כמו האובדן של תוצאות סימטריה במאמץ גזירה שיכולה ליצור תנועה בתפזורת. צילום במקרה הכללי של כרכי נוזל ניידים דיסקרטיים אשר יכול להיות מקוטב והם כפופים לכוח תגובתי וכתוצאה מכך גישה אל פני השטח על, האינטראקציה השדה החשמלית יכולה להיות תחליף לשני Navier סטוקס 20 וברנולי 7,21,22 היחסים כדי לתאר את שפע של תופעות זרימת EHD כוללים גשרים נוזליים. מחקר נוסף של גשרים נוזליים יכול לשפר מספר טכנולוגיות EHD מבוסס כגון הזרקת דיו הדפסת 23-25, מיקרו וננו חומרים עיבוד 26-28, משלוח סמים 29, 30 יישומים, ביו 31,32, והתפלת 33. השיטות שתוארו כאן לספק גישה להיווצרות של גשרי נוזל EHD אשר נמצאות בנוזלים קוטביים מולקולות שיש מומנט דיפול קבוע. התוצאות שהוטלו הומוגניות השדה חשמלי בקיטוב חלקי של אוכלוסיית דיפול מניב שינוי מקומי של permittivity דיאלקטרי כך חיזוק נוסף הדרגתיים שדה 18,34,35. קיטוב זה מעורר כוח עקירה שבהתאם לעוצמתו היחסית של השדה מיושם יפיק מספר התגובות השונות נוזליים (ראה תרשימים 4-7) סופו של דבר וכתוצאה מכך ההיווצרות של גשר. הנוזל גם לפתח טיילור לזרום 22,36 לאורך משטחי אלקטרודה במיוחד במקרים בהם יש כיום קצה חד על האלקטרודות. האפשרות של הזרקת מטען בקצוות חדים גם קיימת, והוא עולה בקנה אחד עםהיווצרות של שכבות heterocharge אשר יוצרות זרמי electroconvective בתפזורת נוזל 22 כך מקשרים את מערכת הגשר הנוזלית עם אפקט Sumoto 12. יחסי EHD השלטון לגשרים בהרחבה במקומות אחרים למים ונוזלי קוטב אחרים 22,36-38. גישות תיאורטיות אלה סובלים מגבלות מסוימות שיש לשקול בעת מתקרבים נתונים ניסיוניים. הטיפול מותח לחץ מקסוול 36 אינו רגיש לheterogeneities שדה כמו גם שאינה אחידות בגשר הנוזלי. גישת EHD טהורה 37 מספקת הגדרות מצב יציבה של מספר electrogravitational והקשר שלה להיבט יחס גשר; עם זאת, דינמיקת הזרימה ותופעות חולפות חשובות (למשל, יצירת גשר) לא חזו. שלושה מספרי ממדים שימושיים בעת ניתוח היציבות של הגשר ונגזרים כאן כפי שפורסם בעבר על ידי Marín &amp; לוזה 37 </sעד&gt;. מספר electrocapillary (Ca E) הוא מוגדר כיחס בין כוחות חשמליים ונימים: <img alt="משוואת 1" fo:content-width="2in" src="/files/ftp_upload/51819/51819eq1.jpg" width="200" /> שבו ε 0 הוא permittivity הוואקום, ε r permittivity דיאלקטרי היחסי של הנוזל, t E הוא השדה החשמלי על פני הגשר, γ הוא מתח הפנים, של ד וl ד הם התחזיות אנכיות ואופקיות בקוטר כל כך כ להניב מ &#39;קוטר D הממוצע. המספר בונד (בו) מתאר את האיזון בין כוחות משיכה ונימים: <img alt="משוואה 2" fo:content-width="1.5in" src="/files/ftp_upload/51819/51819eq2.jpg" width="150" /> כאשר G הוא תאוצת הכבידה, l הוא אורך הגשר החופשי, וV הוא גשר הנפח. מערכת היחסים ביןכבידה, נימים, וכוחות חשמליים יכולים לבוא לידי ביטוי במונחים של E G מספר electrogravitational: <img alt="משוואה 3" fo:content-width="2in" src="/files/ftp_upload/51819/51819eq3.jpg" width="200" /> ההרחבה המרבית של גשר קשורה למתח שימושי בזמן שהזרם שזורם דרך הגשר קשור לאזור החתך, ולכן הקוטר. מערכות יחסים אלה בשילוב, לקבוע את גשר הנפח, ובכך להגדיר את האזור של יציבות עבור כל גשר נוזלי הפעלה מסוימת. העקומות האופייניות לגשר מים ניתנות באיור 3 אשר מציג רף תחתון שמתחתיו השדה המופעל הוא חלש מדי כדי להתגבר על כוחות מתח פנים וסף עליון ומעליו את המסה של הגשר גדולה מדי וכתוצאה מכך דולפת אשר משבשים נוסף השדה והתוצאות בקרע גשר. הפינוק כללי יותרment של גשרי נוזל בממסים קוטביים 19,22 מספק את תנאי לחץ בשילוב הפעלה עם הגשר לחזות את כוחות שלטון לזרום דינמיקה בהקשר של משוואה ברנולי שונה עם תנאי עקירה חשמליים נוסף לטווח הלחץ. בנוסף מערכת יחסים אונסגר ליציבות יון 24 התאגדה בהסכם עם תצפיות ניסיוניות בכיוון שיווי משקל שאיבה ופליטת חום. מספר הנוזלים הקוטביים נחקר כולל מים, כהלים אליפטי נמוכים יותר (לדוגמא, מתנול), poly-כהלים (למשל, גליצרול), dimethylsulfoxide (DMSO), וחומרים אורגניים אחרים קוטביים (למשל, dimethylformamide). נוזלים בלתי קוטביים דיאלקטרי (לדוגמא, הקסאן) אינם מציגים היווצרות גשר. נוזלי דיאלקטרי מסוגלים לתמוך בגשרים עד כה למדו 8,22,37 שקר בתוך קבוצה מוגדרת היטב של פרמטרים פיזיים, אשר קובעים נקודת התחלה טובה FOr ניסויים נוספים: מוליכות נמוכות (σ &lt;5 מייקרו-שני / סנטימטר), permittivity מתון סטטי יחסית (ε = 20-80), בינוניים עד מתח פנים גבוה (γ = 21-72 MN / מ &#39;). מעניין מגוון רחב של צמיגויות (η = .3-987 MPA · שניות) עבודה בגשרים כאלה. בנוזלים עם גבוהה מספיק צמיגות כגון גליצרול ניתן למשוך גשר ישירות מהצובר הנוזלי (ראה איור 5), והוא חוליה חשובה בין כוחות dielectrophoretic וגשרים נוזליים. פתרונות יוניים (לדוגמא, NaCl (aq)) הם הרסניים מאוד לגשר היווצרות ובמחקרים קודמים 40 הוכחו להעלות את הטמפרטורה של הגשר, להקטין את אורך יחס מתח שימושי, וכדי להפחית את ההרחבה. התנהגות זו מיוחסת במידה רבה להשפעת המיגון האחראי על יונים מומסים כמו גם ההולכה נוכחית מוגברת אשר מפחיתה את הצימוד בין אלמנטי נפח נוזל והשדה החשמלי. &lt;p class = &quot;jove_content&quot;&gt; בתופעות EHD רמת הרצף להתעורר פשוט כי תנאי הלחץ הדרושים המלווים electrostriction נמצאים רק בממשק שהנוזל 21. יתר על כן, קיים קשר בין היציבות של גשרי נוזל EHD והיציבות של הממשקים במערכת. במקרה של ניסויים הכבידה מופחתים 41 תוצאות פני שטח הרחבת בכוח שקורע את הגשר לגזרים. כמו כן, אם פני השטח מוגבל מדי או שטח מגע subtending קטן הגשר צפוי לפתח אי יציבות. זה יכול להיות מתואר בגשרים שמוזנים על ידי צינור או במקרה של גשרים האנכיים שבו אלקטרודה אחת היא משכה כלפי מעלה מעל פני השטח - הגשרים וכתוצאה מכך הם פחות יציבים בפעולה לטווח ארוכה כפי שהם חסרים את זרימת הדינמיקה האופיינית שנמצאה במצב שבו יש גם המאגרים שטח גדול ללא תשלום. גשרים שקשרים למאגר הנוזל כלואים בתוך i מופע צינורותהצטברות ncreased תרמית ומתח פנים נופלים. זה אופייני שממשק אוויר באופן ספונטני טופס בתוך צינורות. גבולות זה מצב גם ההרחבה המרבית, כמו גם את משך החיים הממוצע של הגשר לגשרי נוזל מוגבל. ניתן להאריך גשרי מים משטח פתוחים לאורך מ&quot;מ 35 ב35 ק בעוד שלא גשר יתמיד במתח כזה מאיץ בבידוד כנוזל מעדיפים מעברים למצב electrospray. כמו כן יש לי גשרי מים עיליים חופשיים גלגולים יציבות מתקרבים 10 שעות בתנאים מבוקרים, ואילו במערכות צינור האכיל את החיים הוא בדרך כלל פחות מ 2 שעות. תופעות EHD נחשבות בדרך כלל רק ברמת הרצף. מספר מצומצם של מחקרים על הבסיס המולקולרי של גשרי נוזל שנערכו. מחקר ראמאן 42 באמצעות גשרי AC אנכיים חקר את להקת OH-מתיחה בין מולקולרית בהשוואה למים בכמות גדולה. כמה שינויים בscפרופילי attering לאחר היישום של השדה החשמלי מוצגים ליש מוצא מבני. באמצעות ספקטרוסקופיית בדיקה משאבת אמצע אינפרא אדום ultrafast על גשר צף מים 43 החיים הרטט של רטט מתיחת OH של מולקולות HDO הכלולים בHDO: D 2 O גשר מים נמצא (630 ± 50 fsec) קצר יותר מאשר למולקולות HDO בHDO בתפזורת: D 2 O (740 ± 40 fsec), ואילו בניגוד לכך, דינמיקת thermalization הבאה ההרפיה הרטט היא הרבה יותר איטית (1,500 ± 400 fsec) מאשר בHDO בתפזורת: D 2 O (250 ± 90 fsec). הבדלים אלה בדינמיקת ההרפיה אנרגיה חזקה מצביעים על כך שגשר המים ומים בכמות גדולה שונים בקנה מידה מולקולרי. יתר על כן, מחקר על פליטת אינפרא אדום של גשר מים צף גילה תכונה שאינה תרמית אשר יכול להיות בשל מעבר ממצב מעורר למצב היסוד של פס הולכה פרוטון 44. נוסף reporte מחקר ראמאן האחרון יותרד כי במי DC גשרים יש הפצת רדיאלי בספקטרום שמצביע על הבדל יחסי בpH המקומי בין הליבה והמעטפת חיצונית של הגשר 45. הפצת רדיאלי של מאפיינים פיזיים בתוך גשרי נוזל EHD נתמכה גם על ידי ניסויי פיזור UV קשיח 46 אשר נותן הפצות רדיאלי סותרות בפרופילי הטמפרטורה וצפיפות ויכולה להיות מוסברים גם על ידי שיפוע במעלות מולקולריות של חופש או הנוכחות של שלב המשני כבועות ננו. המושג מאוחר יותר אינו נתמך על ידי מחקר רנטגן פיזור זווית קטנה 47 בעוד הרעיון של רוטציה הפריעה (כלומר librations) נתמך מספקטרום פליטת אינפרא אדום 44. כיוון הזרימה המועדף בגשרי נוזל EHD נובע משינויים בקינטיקה האוטומטי הניתוק. בהסכם עם העבודה של אונסגר ממצא זה טומן בחובו הבטחה לחיבור תופעות מולקולריות ורצף רמה &lt;sup&gt; 22. עדות נוספת לבסיס מולקולרי לתופעות EHD נמצאת בתצפית שפליטת חום מאגל דיאלקטרי יורדת באופן מקומי בתגובה לשדה החשמלי הגובר ומגיעה למינימום בדיוק לפני תחילתו של גשר (ראה איור 7). גשרי נוזל EHD להציג הזדמנות לבחון את יחסי הגומלין בין הכוחות בקני מידת אורך מרובים וזה המטרה הספציפית של עבודה זו כדי לספק שיטה סטנדרטית לייצור סוגים של גשרים אלה במספר הנוזלים עם כל קרוב משפחה נטייה לכוח המשיכה שתומכת הופעתה של הסט המלא של תופעות אופייניות דן בעבר.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1104">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:449px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:135px;">Company</td>
			<td style="width:136px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:385px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:449px;">Borosilicate Crystallization Dishes</td>
			<td style="width:135px;">VWR</td>
			<td>216-0064</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:449px;">Double walled roundbottom flask with GL14 and GL8 openings along with 6mm spherical joint port</td>
			<td style="width:135px;">LGS</td>
			<td>SP757102a</td>
			<td style="width:385px;">Custom glassware with minimum two openings one for electrode, one for bridge spout.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:449px;">Adjustable Platforms</td>
			<td style="width:135px;">Rudolf Grauer AG</td>
			<td>Swiss Boy 115</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:449px;">Motion Translation Stage</td>
			<td style="width:135px;">Thorlabs</td>
			<td>MTS25/M-Z8E</td>
			<td style="width:385px;">Complete motorized stage, controller, and power supply</td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:449px;">Insulating Plates</td>
			<td style="width:135px;"></td>
			<td></td>
			<td style="width:385px;">Should be appropriate for resisting the intended voltages without breakdown</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:449px;">Pt Electrodes</td>
			<td style="width:135px;">Alfa-Aesar</td>
			<td>000261</td>
			<td style="width:385px;">Wash and then sonicate in 18.2 MOhm water prior to use</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:449px;">HVPS</td>
			<td style="width:135px;">FUG GmbH</td>
			<td>HCP 350-65000</td>
			<td style="width:385px;">65 kVDC @ 5mA maximum output</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:449px;">Fiber Optic Temperature Probe System</td>
			<td style="width:135px;">OpSens</td>
			<td>OTG-F Sensor/ XXX-XXX Control Unit</td>
			<td style="width:385px;">Readout speed 1 kHz, accuracy 0.01K, probe size 120 um</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:449px;">Long Wave Infrared Camera</td>
			<td style="width:135px;">IRCAM GmBH</td>
			<td>Taurus 110K L</td>
			<td style="width:385px;">168 FPS 384x288 Sensitivity &#60;30mK</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:449px;">Long Wave Infrared Camera</td>
			<td style="width:135px;">FLIR</td>
			<td>FLIR 620</td>
			<td style="width:385px;">30 FPS 640x480 pixel Sensitivity to &#60;45mK</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:449px;">Dual Band Mid- and Long-Wave Infrared Camera</td>
			<td style="width:135px;">IRCAM GmBH</td>
			<td>Geminis 110k ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:449px;">Digital Camera</td>
			<td style="width:135px;">Canon</td>
			<td>550D</td>
			<td style="width:385px;">Used for both video and still frames</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:449px;">Tripod</td>
			<td style="width:135px;">Manfrotto</td>
			<td>475B/405</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:449px;">18.2 MOhm Water</td>
			<td style="width:135px;">Milli-Q</td>
			<td>Advantage</td>
			<td style="width:385px;">Allow 24 hours to equilibrate after dispensing into clear borosilicate bottles</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:449px;">Methanol dehydrated with less than 0,0050% water AnalaR NORMAPUR</td>
			<td style="width:135px;">VWR-BDH</td>
			<td>20856.296</td>
			<td style="width:385px;">Keep dry until needed;</td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:449px;">Glycerol anhydrous for synthesis</td>
			<td style="width:135px;">VWR - Merck Millipore</td>
			<td>8.18709.1000</td>
			<td style="width:385px;">Keep dry until needed</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:449px;">Dimethylsulfoxide, ACS Grade</td>
			<td style="width:135px;">VWR-BDH</td>
			<td>BDH1115-1LP</td>
			<td style="width:385px;">Keep dry until needed</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the preparation of electrohydrodynamic bridges from polar dielectric liquids

גשרים אופקי ואנכי נוזל כלים פשוטים ורבים עוצמה לחקר האינטראקציה של שדות חשמליים בעוצמה גבוהה (8-20 ק / סנטימטר) ונוזלי דיאלקטרי קוטביים. גשרים אלה ייחודיים מגשרי נימים שבהם מפגינים יכולת הרחבה מעבר לכמה מילימטרים, יש דפוסי העברת מסה דו כיווני מורכבים, ולפלוט אינו פלאנק קרינת אינפרא אדום. מספר הממסים המשותפים יכול ליצור גשרים כאלה, כמו גם פתרונות מוליכות נמוכים והשעיות colloidal. ההתנהגות מקרוסקופית נשלטת על ידי electrohydrodynamics ומספקת אמצעי לחקר זרימת תופעות נוזל ללא הנוכחות של קירות נוקשה. לפני תחילתה של תופעה חשובה כמה גשר נוזלי ניתן להבחין ביניהם גובה קידום מניסקוס (הרטבה חשמלית), במחזור בתפזורת נוזל (השפעת Sumoto), והפליטה של ​​טיפות טעונות (electrospray). האינטראקציה בין פני השטח, קיטוב, וכוחות עקירה ניתן לבדוק באופן ישיר על ידימשתנה מתח שיושם ואורך גשר. השדה החשמלי, בסיועו של כוח הכבידה, מייצב את הגשר הנזיל כנגד חוסר יציבות ריילי-Plateau. בניית המנגנון בסיסי עבור שתי האורינטציה אנכית ואופקית יחד עם דוגמאות מבצעיות, כוללים תמונות תרמוגרפיות, לשלושה נוזלים (לדוגמא, מים, DMSO, וגליצרול) מוצגים.

Watch this Scientific Journal Video about The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids at JoVE.com

The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids

גשרי נוזל electrohydrodynamic אופקי ואנכיים הם כלים פשוטים ורבים עוצמה לחקר האינטראקציה של שדות חשמליים בעוצמה גבוהה ונוזלי דיאלקטרי קוטביים. בניית מנגנון בסיסי ודוגמאות מבצעיות, כוללים תמונות תרמוגרפיות, לשלושה נוזלים (לדוגמא, מים, DMSO, וגליצרול) מוצגים.

הכנת גשרי Electrohydrodynamic מנוזלי דיאלקטרי פולאר

Horizontal and vertical liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields (8-20 kV/cm) and ...

the-preparation-electrohydrodynamic-bridges-from-polar-dielectric

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Civil Engineering

Engineering

Unit 1

Flow over Immersed Bodies

SCIENTISTS IN ACTION

26.0K Views.  Wetsus - Centre of Excellence for Sustainable Water Technology.  גשרי נוזל electrohydrodynamic אופקי ואנכיים הם כלים פשוטים ורבים עוצמה לחקר האינטראקציה של שדות חשמליים בעוצמה גבוהה ונוזלי דיאלקטרי קוטביים. בניית מנגנון בסיסי ודוגמאות מבצעיות, כוללים תמונות תרמוגרפיות, לשלושה נוזלים (לדוגמא, מים, DMSO, וגליצ?...

Video: The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids

Revealing Dynamic Processes of Materials in Liquids Using Liquid Cell Transmission Electron Microscopy

The recent development for in situ transmission electron microscopy, which allows imaging through liquids with high spatial resolution, has attracted significant interests across the research fields of materials science, physics, chemistry and biology. The key enabling technology is a liquid cell. We fabricate liquid cells with thin viewing windows through a sequential microfabrication process, including silicon nitride membrane deposition, photolithographic patterning, wafer etching, cell bonding, etc. A liquid cell with the dimensions of a regular TEM grid can fit in any standard TEM sample holder. About 100 nanoliters reaction solution is loaded into the reservoirs and about 30 picoliters liquid is drawn into the viewing windows by capillary force. Subsequently, the cell is sealed and loaded into a microscope for in situ imaging. Inside the TEM, the electron beam goes through the thin liquid layer sandwiched between two silicon nitride membranes. Dynamic processes of nanoparticles in liquids, such as nucleation and growth of nanocrystals, diffusion and assembly of nanoparticles, etc., have been imaged in real time with sub-nanometer resolution. We have also applied this method to other research areas, e.g., imaging proteins in water. Liquid cell TEM is poised to play a major role in revealing dynamic processes of materials in their working environments. It may also bring high impact in the study of biological processes in their native environment.

We have developed a self-contained liquid cell, which allows imaging through liquids using a transmission electron microscope. Dynamic processes of nanoparticles in liquids can be revealed in real time with sub-nanometer resolution.

חושף תהליכים דינמיים של חומרים בנוזלים באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני הילוכים סלולריים נוזלי

The recent development for in situ transmission electron microscopy, which allows imaging through liquids with high spatial resolution, has attracted ...

Fabrication and Visualization of Capillary Bridges in Slit Pore Geometry

A procedure for creating and imaging capillary bridges in slit-pore geometry is presented. High aspect ratio hydrophobic pillars are fabricated and functionalized to render their top surfaces hydrophilic. The combination of a physical feature (the pillar) with a chemical boundary (the hydrophilic film on the top of the pillar) provides both a physical and chemical heterogeneity that pins the triple contact line, a necessary feature to create stable long but narrow capillary bridges. The substrates with the pillars are attached to glass slides and secured into custom holders. The holders are then mounted onto four axis microstages and positioned such that the pillars are parallel and facing each other. The capillary bridges are formed by introducing a fluid in the gap between the two substrates once the separation between the facing pillars has been reduced to a few hundred micrometers. The custom microstage is then employed to vary the height of the capillary bridge. A CCD camera is positioned to image either the length or the width of the capillary bridge to characterize the morphology of the fluid interface. Pillars with widths down to 250 &#181;m and lengths up to 70 mm were fabricated with this method, leading to capillary bridges with aspect ratios (length/width) of over 1001.

A procedure for creating and imaging capillary bridges in slit-pore geometry is presented. The creation of capillary bridges relies on the formation of pillars to provide a directional physical and chemical heterogeneity to pin the fluid. Capillary bridges are formed and manipulated using microstages and visualized using a CCD camera.

ייצור והדמיה של גשרים נימיים בגיאומטריית חריץ נקבוביות

A procedure for creating and imaging capillary bridges in slit-pore geometry is presented. High aspect ratio hydrophobic pillars are fabricated and ...

Using Microwave and Macroscopic Samples of Dielectric Solids to Study the Photonic Properties of Disordered Photonic Bandgap Materials

Recently, disordered photonic materials have been suggested as an alternative to periodic crystals for the formation of a complete photonic bandgap (PBG). In this article we will describe the methods for constructing and characterizing macroscopic disordered photonic structures using microwaves. The microwave regime offers the most convenient experimental sample size to build and test PBG media. Easily manipulated dielectric lattice components extend flexibility in building various 2D structures on top of pre-printed plastic templates. Once built, the structures could be quickly modified with point and line defects to make freeform waveguides and filters. Testing is done using a widely available Vector Network Analyzer and pairs of microwave horn antennas. Due to the scale invariance property of electromagnetic fields, the results we obtained in the microwave region can be directly applied to infrared and optical regions. Our approach is simple but delivers exciting new insight into the nature of light and disordered matter interaction.

Our representative results include the first experimental demonstration of the existence of a complete and isotropic PBG in a two-dimensional (2D) hyperuniform disordered dielectric structure. Additionally we demonstrate experimentally the ability of this novel photonic structure to guide electromagnetic waves (EM) through freeform waveguides of arbitrary shape.

Disordered structures offer new mechanisms for forming photonic bandgaps and unprecedented freedom in functional-defect designs. To circumvent the computational challenges of disordered systems, we construct modular macroscopic samples of the new class of PBG materials and use microwaves to characterize their scale-invariant photonic properties, in an easy and inexpensive manner.

שימוש במיקרוגל ודוגמאות מקרוסקופית של דיאלקטרי מוצקים לחקר מאפיינים פוטוניים של הפרעות חומרי bandgap פוטוניים

Recently, disordered photonic materials have been suggested as an alternative to periodic crystals for the formation of a complete photonic bandgap (PBG). ...

In Situ Time-dependent Dielectric Breakdown in the Transmission Electron Microscope: A Possibility to Understand the Failure Mechanism in Microelectronic Devices

The time-dependent dielectric breakdown (TDDB) in on-chip interconnect stacks is one of the most critical failure mechanisms for microelectronic devices. The aggressive scaling of feature sizes, both on devices and interconnects, leads to serious challenges to ensure the required product reliability. Standard reliability tests and post-mortem failure analysis provide only limited information about the physics of failure mechanisms and degradation kinetics. Therefore it is necessary to develop new experimental approaches and procedures to study the TDDB failure mechanisms and degradation kinetics in particular. In this paper, an in situ experimental methodology in the transmission electron microscope (TEM) is demonstrated to investigate the TDDB degradation and failure mechanisms in Cu/ULK interconnect stacks. High quality imaging and chemical analysis are used to study the kinetic process. The in situ electrical test is integrated into the TEM to provide an elevated electrical field to the dielectrics. Electron tomography is utilized to characterize the directed Cu diffusion in the insulating dielectrics. This experimental procedure opens a possibility to study the failure mechanism in interconnect stacks of microelectronic products, and it could also be extended to other structures in active devices.

In Situ Time-dependent Dielectric Breakdown in the Transmission Electron Microscope: A Possibility to Understand the Failure Mechanism in Microelectronic Devices

The time-dependent dielectric breakdown (TDDB) in on-chip interconnect stacks is one of the most critical failure mechanisms for microelectronic devices. This paper demonstrates the procedure of an in situ TDDB experiment in the transmission electron microscope, which opens a possibility to study the failure mechanism in microelectronic products.

בפילוח של טרנספורמטור Situ זמן תלוי בהילוכי אלקטרונים מיקרוסקופים: אפשרות להבין את מנגנון הכשל בהתקני מייקרו-אלקטרוניים

The time-dependent dielectric breakdown (TDDB) in on-chip interconnect stacks is one of the most critical failure mechanisms for microelectronic devices. ...

Fabrication Process of Silicone-based Dielectric Elastomer Actuators

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an elastomeric dielectric membrane sandwiched between two compliant electrodes. The large actuation strains of these transducers when used as actuators (over 300% area strain) and their soft and compliant nature has been exploited for a wide range of applications, including electrically tunable optics, haptic feedback devices, wave-energy harvesting, deformable cell-culture devices, compliant grippers, and propulsion of a bio-inspired fish-like airship. In most cases, DETs are made with a commercial proprietary acrylic elastomer and with hand-applied electrodes of carbon powder or carbon grease. This combination leads to non-reproducible and slow actuators exhibiting viscoelastic creep and a short lifetime. We present here a complete process flow for the reproducible fabrication of DETs based on thin elastomeric silicone films, including casting of thin silicone membranes, membrane release and prestretching, patterning of robust compliant electrodes, assembly and testing. The membranes are cast on flexible polyethylene terephthalate (PET) substrates coated with a water-soluble sacrificial layer for ease of release. The electrodes consist of carbon black particles dispersed into a silicone matrix and patterned using a stamping technique, which leads to precisely-defined compliant electrodes that present a high adhesion to the dielectric membrane on which they are applied.

This manuscript shows the fabrication process for the manufacture of dielectric elastomer soft actuators based on silicone membranes. The three key stages of production are presented in detail: blade casting of thin silicone membranes; pad printing of compliant electrodes; and the assembly of all the components.

תהליך ייצור של מפעילי אלסטומר דיאלקטרי מבוסס סיליקון

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an ...

Plasma-assisted Molecular Beam Epitaxy of N-polar InAlN-barrier High-electron-mobility Transistors

Plasma-assisted molecular beam epitaxy is well suited for the epitaxial growth of III-nitride thin films and heterostructures with smooth, abrupt interfaces required for high-quality high-electron-mobility transistors (HEMTs). A procedure is presented for the growth of N-polar InAlN HEMTs, including wafer preparation and growth of buffer layers, the InAlN barrier layer, AlN and GaN interlayers and the GaN channel. Critical issues at each step of the process are identified, such as avoiding Ga accumulation in the GaN buffer, the role of temperature on InAlN compositional homogeneity, and the use of Ga flux during the AlN interlayer and the interrupt prior to GaN channel growth. Compositionally homogeneous N-polar InAlN thin films are demonstrated with surface root-mean-squared roughness as low as 0.19 nm and InAlN-based HEMT structures are reported having mobility as high as 1,750 cm2/V&#8729;sec for devices with a sheet charge density of 1.7 x 1013 cm-2.

Molecular beam epitaxy is used to grow N-polar InAlN-barrier high-electron-mobility transistors (HEMTs). Control of the wafer preparation, layer growth conditions and epitaxial structure results in smooth, compositionally homogeneous InAlN layers and HEMTs with mobility as high as 1,750 cm2/V&#8729;sec.

Beam Epitaxy המולקולרית בסיוע פלזמה של N-קוטבי InAlN-מחסום טרנזיסטורים-ניידות גבוהה-אלקטרון

Plasma-assisted molecular beam epitaxy is well suited for the epitaxial growth of III-nitride thin films and heterostructures with smooth, abrupt ...

Optical Trap Loading of Dielectric Microparticles In Air

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly scattered dielectric microparticles adhered to a glass substrate are momentarily detached using ultrasonic vibrations generated by a piezoelectric transducer (PZT). Then, the optical beam focused on a selected particle lifts it up to the optical trap while the vibrationally excited microparticles fall back to the substrate. A particle may be trapped at the nominal focus of the trapping beam or at a position above the focus (referred to here as the levitation position) where gravity provides the restoring force. After the measurement, the trapped particle can be placed at a desired position on the substrate in a controlled manner. 
In this protocol, an experimental procedure for selective optical trap loading in air is outlined. First, the experimental setup is briefly introduced. Second, the design and fabrication of a PZT holder and a sample enclosure are illustrated in detail. The optical trap loading of a selected microparticle is then demonstrated with step-by-step instructions including sample preparation, launching into the trap, and use of electrostatic force to excite particle motion in the trap and measure charge. Finally, we present recorded particle trajectories of Brownian and ballistic motions of a trapped microparticle in air. These trajectories can be used to measure stiffness or to verify optical alignment through time domain and frequency domain analysis. Selective trap loading enables optical tweezers to track a particle and its changes over repeated trap loadings in a reversible manner, thereby enabling studies of particle-surface interaction.

A protocol for launching and stably trapping selected dielectric microparticles in air is presented.

טוען מלכודת אופטית של דיאלקטרי microparticles באוויר

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly ...

Dielectric RheoSANS &#8212; Simultaneous Interrogation of Impedance, Rheology and Small Angle Neutron Scattering of Complex Fluids

A procedure for the operation of a new dielectric RheoSANS instrument capable of simultaneous interrogation of the electrical, mechanical and microstructural properties of complex fluids is presented. The instrument consists of a Couette geometry contained within a modified forced convection oven mounted on a commercial rheometer. This instrument is available for use on the small angle neutron scattering (SANS) beamlines at the National Institute of Standards and Technology (NIST) Center for Neutron Research (NCNR). The Couette geometry is machined to be transparent to neutrons and provides for measurement of the electrical properties and microstructural properties of a sample confined between titanium cylinders while the sample undergoes arbitrary deformation. Synchronization of these measurements is enabled through the use of a customizable program that monitors and controls the execution of predetermined experimental protocols. Described here is a protocol to perform a flow sweep experiment where the shear rate is logarithmically stepped from a maximum value to a minimum value holding at each step for a specified period of time while frequency dependent dielectric measurements are made. Representative results are shown from a sample consisting of a gel composed of carbon black aggregates dispersed in propylene carbonate. As the gel undergoes steady shear, the carbon black network is mechanically deformed, which causes an initial decrease in conductivity associated with the breaking of bonds comprising the carbon black network. However, at higher shear rates, the conductivity recovers associated with the onset of shear thickening. Overall, these results demonstrate the utility of the simultaneous measurement of the rheo-electro-microstructural properties of these suspensions using the dielectric RheoSANS geometry.

Dielectric RheoSANS &amp;#8212; Simultaneous Interrogation of Impedance, Rheology and Small Angle Neutron Scattering of Complex Fluids

Here, we present a procedure for the measurement of simultaneous impedance, rheology and neutron scattering from soft matter materials under shear flow.

RheoSANS דיאלקטרי - חקירת סימולטני של עכבה, Rheology וקטנים זווית ניוטרון פיזור של נוזלים מורכבים

A procedure for the operation of a new dielectric RheoSANS instrument capable of simultaneous interrogation of the electrical, mechanical and ...

An Analog Macroscopic Technique for Studying Molecular Hydrodynamic Processes in Dense Gases and Liquids

An analog, macroscopic method for studying molecular-scale hydrodynamic processes in dense gases and liquids is described. The technique applies a standard fluid dynamic diagnostic, particle image velocimetry (PIV), to measure: i) velocities of individual particles (grains), extant on short, grain-collision time-scales, ii) velocities of systems of particles, on both short collision-time- and long, continuum-flow-time-scales, iii) collective hydrodynamic modes known to exist in dense molecular fluids, and iv) short- and long-time-scale velocity autocorrelation functions, central to understanding particle-scale dynamics in strongly interacting, dense fluid systems. The basic system is composed of an imaging system, light source, vibrational sensors, vibrational system with a known media, and PIV and analysis software. Required experimental measurements and an outline of the theoretical tools needed when using the analog technique to study molecular-scale hydrodynamic processes are highlighted. The proposed technique provides a relatively straightforward alternative to photonic and neutron beam scattering methods traditionally used in molecular hydrodynamic studies.

An experimentally accessible analog method for studying molecular hydrodynamic processes in dense fluids is presented. The technique uses particle image velocimetry of vibrated, high-restitution grain piles and allows direct, macroscopic observation of dynamical processes known and predicted to exist in strongly interacting, high density gases and liquids.

טכניקת מאקרוסקופית אנלוגי לימוד תהליכי Hydrodynamic מולקולרית צפופה גזים ונוזלים

An analog, macroscopic method for studying molecular-scale hydrodynamic processes in dense gases and liquids is described. The technique applies a ...

Generation and Control of Electrohydrodynamic Flows in Aqueous Electrolyte Solutions

To drive electrohydrodynamic (EHD) flows in aqueous solutions, the separation of cation and anion transport pathways is essential because a directed electric body force has to be induced by ionic motions in liquid. On the other hand, positive and negative charges attract each other, and electroneutrality is maintained everywhere in equilibrium conditions. Furthermore, an increase in an applied voltage has to be suppressed to avoid water electrolysis, which causes the solutions to become unstable. Usually, EHD flows can be induced in non-aqueous solutions by applying extremely high voltages, such as tens of kV, to inject electrical charges. In this study, two methods are introduced to generate EHD flows induced by electrical charge separations in aqueous solutions, where two liquid phases are separated by an ion-exchange membrane. Due to a difference in the ionic mobility in the membrane, ion concentration polarization is induced between both sides of the membrane. In this study, we demonstrate two methods. (i) The relaxation of ion concentration gradients occurs via a flow channel that penetrates an ion-exchange membrane, where the transport of the slower species in the membrane selectively becomes dominant in the flow channel. This is a driving force to generate an EHD flow in the liquid. (ii) A long waiting time for the diffusion of ions passing through the ion-exchange membrane enables the generation of an ion-dragged flow by externally applying an electric field. Ions concentrated in a flow channel of a 1 x 1 mm2 cross-section determine the direction of the liquid flow, corresponding to the electrophoretic transport pathways. In both methods, the electric voltage difference required for an EHD flow generation is drastically reduced to near 2 V by rectifying the ion transport pathways.

The rectification of ion transport pathways is an effective method to generate one-directional ion-dragged electrohydrodynamic flows. By setting an ion-exchange membrane in a flow channel, an electrically polarized condition is generated and causes a liquid flow to be driven when an electric field is externally applied.

דור ובקרה של Electrohydrodynamic זורם בפתרונות אלקטרוליט מימית

To drive electrohydrodynamic (EHD) flows in aqueous solutions, the separation of cation and anion transport pathways is essential because a directed ...