זהירות: התייעץ כל גיליונות נתוני בטיחות חומרים רלוונטיים. כימיקלים המשמשים את המבחנים הם רעילים ומסרטנים. השתמש בציוד מגן אישי (משקפי מגן, כפפות, חלוק, מכנסיים באורך מלא, ונעליים סגורות). התקנת 1. עבור בדיקות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת דוגמאות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותכים רצועות בד לאורך בכיוון הניצב הסיבים (על מנת לבדוק הפתילה בכיוון הסיבים). הערה: האורכים של הרצועות מחושבים על מנת לקבל יחס סיבי נפח מוגדר. עבור בדי פחמן, להשיג V f = 40%, אורך הרצועות היה 150 מ&quot;מ. עבור פשתן מטופל ומטופל, כדי להשיג את אותה V f, האורך היה 365 מ&quot;מ. רוחב כל רצועה יהיה שווה לגובה של בעל מדגם, המהווה 20 מ&quot;מ (איור 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מגלגלים את פסי בחוזקה כדי לאפשר החדרת שלהם לתוך מחזיק מדגם גלילי של R &lt;/ Em&gt; = 6 מ&quot;מ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוספת מסנן נייר דק בין בעל מדגם ואת תגבורת המדגם (כדי לדכא את ההשפעה של בעל מדגם על הפתילה). העובי המרבי של מסנן נייר צריך להיות 0.1 מ&quot;מ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס את המדגם לתוך הצילינדר לדפוק את הכובע קדח בתחתית ואת הבוכנה בראש כדי להבטיח דחיסה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קלאמפ בעל המדגם עם הבד אל tensiometer. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת נוזלים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למלא כלי הבדיקה הנוזלית ולמקם אותו לתוך כלי הקיבול הספציפיים של tensiometer. השתמש כלי זכוכית בורוסיליקט בקוטר של 70 מ&quot;מ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור המבחן הראשון (שלב 2.1), השתמש n-הקסאן. עבור המבחן השני (שלב 2.3), להשתמש במים. ודא כי נוזל בתוך הכלי מגיע לגובה של 12 מ&quot;מ לפחות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פרמטרים הניסיונות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את סף זיהוי השטח עד 8 מ&quot;ג ואת Translaמהירות tion של כלי נוזלי 0.5 מ&quot;מ / s לגילוי של הנוזל. </li></ol></li></ol> 2. בדיקות פתילה הערה: לאחר הכנת דגימות ואת ההתקנה של פרמטרי tensiometer, בדיקות הפתילה יכולות להתחיל. ספינת הנוזל נעה מעלה עד שהנוזלים במגע עם בעל המדגם. לאחר מכן, הנוזל עולה לתוך מחזיק מדגם, ואת tensiometer מודד את רווח מסת נוזל בריבוע לאורך זמן. נתונים מתועדים על ידי התוכנה המסופקת עם tensiometer. עקומת מסה אחת נגד הזמן הוא מדמיין אז עבור כל בדיקת פתילה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדיקה ראשונית לקביעת הגורם הגיאומטרי: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש נוזלי לגמרי-הרטבה (עבורו את זווית המגע היא 0 °), כגון n-הקסאן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עצור את בדיקת הפתילה כאשר העקומה מדמיין משיגה ערך קבוע. זה מצביע על כך הנוזל הגיע החלק העליון של בעל המדגם ולכך הפתילה הושלמה. </li><li&gt; התאימו את המגמה ליניארית של עקומת הפתילה (מ &#39;2 (t)) עם המשוואה וושבורן: <img alt="משוואה 3" src="/files/ftp_upload/55059/image003.jpg" /> (3) מאז זווית המגע המתקדמת אמורה 0 ° עם n-הקסאן, מן המדרון של התאמה ליניארית, לקבוע את הקבוע הגיאומטרי, C (מ&quot;מ 5). הערה: כל הבדיקות בוצעו בתנאים סטנדרטיים על 20 מעלות צלזיוס. שינוי הטמפרטורה יהיה לשנות את מתח הפנים נוזלי והתוצאות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניקוי של בעל מדגם עבור הבדיקות הבאות הערה: לאחר הסרת הבד הרטוב, בעל המדגם יש לנקות היטב כדי למנוע טעויות המדידות הבאות. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטבול את בעל מדגם בתוך סיר עם חומצה sulfochromic (50% מהון המניות של תמיסה רוויה של dichromate אשלגן ו -50% של חומצה גופרתית מרוכזת) למשך 30 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף אותו במים מזוקקיםוייבש אותו. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדיקה שנייה לקביעת זווית המגע המתקדם לכאורה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש הנוזל עבורו זווית המגע המתקדמת צריכה להימדד עם מדגם חדש הבד, זהה, ויבש. הערה: המים שמשו כדי לאמת את השיטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עצור את בדיקת הפתילה כאשר העקומה מדמיין משיגה ערך קבוע. זה מצביע על כך הנוזל הגיע החלק העליון של בעל המדגם וכי עליית הנימים הושלמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאימו את החלק הליניארי של עקומת הפתילה (מ &#39;2 (t)) עם המשוואה וושבורן (משוואה 3), מאז מתמיד, C, כבר ידוע בשל המבחן הראשון (שלב 2.1), עם שיפוע התאמה ליניארית קביעת זווית המגע המתקדם, θ A (°). הערה: כל הבדיקות בוצעו בתנאים סטנדרטיים על 20 מעלות צלזיוס. שינוי הטמפרטורה יהיה לשנות את מתח הפנים נוזלי והתוצאות. </li></ol></li&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> הערכת תרומת משקל הנוזל בשל בעל המדגם הערה: tensiometer, כמו microbalance, מודד את המסה הכוללת של נוזלים, כולל הוא את העולה הנוזלי במרקם והתרומה של המניסקוס החיצוני על בעל מדגם ואת הפתילה במסנן. תרומות אלה חייבים להיות מבודדים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את אותה כמות של נייר סינון כפי שמוצג בשלב 1.1.3 לתוך מחזיק מדגם וחזור על שלבים 2.1.1-2.1.2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפחת את הערך הקבוע מתקבל (מ &#39;2) מהנתונים שנרשמו בשלב 2.1.3 ולהעביר את העקומה להעריך את ההערכה הנכונה של הקבוע הגיאומטרי, C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלאו את בעל מדגם כשרק מסנן נייר וחזור על שלבים 2.3.1-2.3.2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפחת את הערך הקבוע מתקבל (מ &#39;2) מהנתונים שנרשמו בשלב 2.3.3 ולהעביר את העקומה להעריך את ההערכה הנכונה של זווית המגע המתקדמת, θ א. </li></ol></li>
</ol>

<ol>
	<li>Lawrence, J. M., Neacsu, V., Advani, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+the+impact+of+capillary+pressure+and+air+entrapment+on+fiber+tow+saturation+during+resin+infusion+in+lcm.">Modeling the impact of capillary pressure and air entrapment on fiber tow saturation during resin infusion in lcm.</a> Compos Part A: Appl Sci Manuf. 40 (8), 1053-1064 (2009).</li><li>Ravey, C., Ruiz, E., Trochu, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+the+optimal+impregnation+velocity+in+resin+transfer+molding+by+capillary+rise+experiments+and+infrared+thermography.">Determination of the optimal impregnation velocity in resin transfer molding by capillary rise experiments and infrared thermography.</a> Compos Sci Technol. 99, 96-102 (2014).</li><li>Verrey, J., Michaud, V., M&#229;nson, J. -. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+capillary+effects+in+liquid+composite+moulding+with+non-crimp+fabrics.">Dynamic capillary effects in liquid composite moulding with non-crimp fabrics.</a> Compos Part A: Appl Sci Manuf. 37 (1), 92-102 (2006).</li><li>Abouorm, L., Moulin, N., Bruchon, J., Drapier, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monolithic+approach+of+Stokes-+Darcy+coupling+for+LCM+process+modelling.">Monolithic approach of Stokes- Darcy coupling for LCM process modelling.</a> Key Eng Mater. 554, 447-455 (2013).</li><li>Washburn, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Note+on+a+method+of+determining+the+distribution+of+pore+sizes+in+a+porous+material.">Note on a method of determining the distribution of pore sizes in a porous material.</a> Proc Natl Acad Sci USA. , 115-116 (1921).</li><li>Pucci, M. F., Liotier, P. -. J., Drapier, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capillary+effects+on+flax+fibers-modification+and+characterization+of+the+wetting+dynamics.">Capillary effects on flax fibers-modification and characterization of the wetting dynamics.</a> Compos Part A: Appl Sci Manuf. 77, 257-265 (2015).</li><li>Darcy, H., Dalmont, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Les fontaines publiques de la ville de Dijon: exposition et application. , (1856).</li><li>Pucci, M. F., Liotier, P. -. J., Drapier, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capillary+wicking+in+a+fibrous+reinforcement-orthotropic+issues+to+determine+the+capillary+pressure+components.">Capillary wicking in a fibrous reinforcement-orthotropic issues to determine the capillary pressure components.</a> Compos Part A: Appl Sci Manuf. 77, 133-141 (2015).</li><li>Pucci, M. F., Liotier, P. -. J., Drapier, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capillary+wicking+in+flax+fabrics+-+effects+of+swelling+in+water.">Capillary wicking in flax fabrics - effects of swelling in water.</a> Colloids Surf A: Physicochem Eng Aspects. 498, 176-184 (2016).</li><li>Nguyen, V. H., Lagard&#232;re, M., Park, C. H., Panier, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Permeability+of+natural+fiber+reinforcement+for+liquid+composite+molding+processes.">Permeability of natural fiber reinforcement for liquid composite molding processes.</a> J Mater Sci. 49 (18), 6449-6458 (2014).</li><li>Stuart, T., McCall, R., Sharma, H., Lyons, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modelling+of+wicking+and+moisture+interactions+of+flax+and+viscose+fibres.">Modelling of wicking and moisture interactions of flax and viscose fibres.</a> Carbohydr Polym. 123, 359-368 (2015).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

השלבים הקריטיים בפרוטוקול מתייחסים הכנת הדגימות. ראשית, התגלגל שנדגמו צריך להיות חזק כדי להפוך את ההנחה של יחס נפח סיבים הומוגנית. אם יש שיפוע אטים במדגם, משוואת 5 וושבורן, 6 לא ניתן להשתמש כדי להתאים את עקומות פתילה. בנוסף, תנאי הגבול בי...

במהלך ההספגה של תגבורת סיבית ב דפוס מרוכבים נוזליים (LSM) תהליכים, זרימת השרף הוא מונע על ידי פרש לחצים. יש תופעות נימי אפקט נוסף שיכול להתחרות עם הפרש לחצים, בהתאם לפרמטרים התהליך. השפעתם על התהליך ולכן יש לעבור הערכה 1, 2. ניתן לעשות זאת על ידי הגדרת לחץ נימים לכאורה, כובע P, שינוי שיפוע הלחץ הראשוני 3. פרמטר זה ובהמשך עשוי להיות מוכנס לתוך מודלים מספריים כדי לדמות תזרימי במהלך תהליכים לחזות היווצרות חלל במדויק 4. ההספגה הספונטנית של בד על ידי נוזל (פתילה) יכולה להיות מתוארת על ידי המשוואה וושבורן 5. במקור, משוואת וושבורן תארה את תופעת הנימים של נוזל בתוך שפופרת. ווה משוואה זוים אז הוארך מבנים נקבוביים, כגון תגבורת סיבית, כי יכול להיות מקורבת לרשת צינור נימים. בהתחשב בעל מדגם גלילי עם רדיוס, R, מלא מדיום נקבובי, משוואת וושבורן שונה בצורה להשיג מסת בריבוע (מ&quot;ר (t)) לאורך זמן, כדלקמן 6: <img alt="משוואה 1" src="/files/ftp_upload/55059/image001.jpg" /> (1) כאשר c הוא פרמטר הלוקח בחשבון tortuosity, R הוא הרדיוס הנקבובי הממוצע, ו ε = 1-V f הוא נקבובי (V f להיות יחס נפח סיבים). כל הפרמטרים בסוגריים המרובעים להדאיג את המורפולוגיה ותצורה של המדיום הנקבובי, והם יכולים להיות מאוחדים לתוך קבוע, C, המכונה &quot;גורם בינוני הגיאומטריות נקבוביות.&quot; הפרמטרים האחרים לבטא את<html> תלות של פתילה על האינטראקציות בין המדיום ואת הנוזלים (דרך ρ, η, ו- L γ, אשר הן, בהתאמה, צפיפות, צמיגות, ומתח הפנים של הנוזל, ובאמצעות θ, בזווית המגע המתקדם לכאורה). במקביל, את הזרימה דרך מדיום נקבובי בדרך כלל היא מודל עם החוק דארסי הידוע 7, אשר מספר על מהירות נוזל שווה ערך, v D, עד הטיפה לחץ באמצעות החדירות של המדיום, K, ואת צמיגות הנוזל, η . משוואה זו מאפשרת גם על מנת לתת ביטוי ברווח ההמוני על פני שורש הריבועי של זמן ובמסגרת זו על פי שיקול דעתם של השקילות בין שתי המשוואות. מ שקילות זו בין המשוואה וושבורן ואת דארסי החוק, לחץ הנימים הוגדר אז כדלקמן 8: &gt; <img alt="משוואה 2" src="/files/ftp_upload/55059/image002.jpg" /> (2) כאן, הדגש העיקרי הוא לתאר את הליך הניסוי למדידת גורמים הגיאומטריים ואת זוויות מגע לקידום לכאורה בדים חד כיווני, במטרה לקבוע את לחץ הנימים. שיטה זו מסתמכת על שימוש tensiometer לבצע בדיקות פתילה (איור 1). Tensiometer הוא microbalance עם רזולוציה של 10 מיקרוגרם המודד את מסת הנוזל או להרכיב המניסקוס סביב מוצק או עולה מדיום סיבי. בדיקות פתילה בוצעו בהתחשב אפיון חד ממדי (כיוון לאורך הסיבי) 8, 9. בדים Quasi-חד כיווני המשמש לאימות הנוהל פחמן-כיוונית חד (א.ד.) בדים בכל f V = 40%. לאחר השיטה קיבלה תוקף, בדים פשתן הוגשו חולצת טיפול תרמיכובע משנה את התנהגות ההרטבה של סיבים 6, ובדיקות פתילה בוצעו עם יחס נפח סיבים שונה (מ -30% ל -40%) היא בדי פשתן מטופל ומטופל. כדי לקבוע פרמטרים מורפולוגיים הרטבה, לפחות שתי בדיקות הפתילה הם שדות חובה: האחד עם נוזל לחלוטין להרטיב, כמו n-הקסאן, כדי לקבוע C (משוואה 1), והשני עם הנוזל של עניין, כדי לקבוע זווית המגע המתקדם לכאורה פעם C ידוע. לפי הגישה הראשונה, מים היה בשימוש כדי להעריך את ההליך. בשיטה זו ניתן להחיל בדים ונוזלים שונים, המאפשר הערכה של השפעת הגיאומטריה חומר (מורפולוגיה של בדים), נקבוביות (יחסי נפח סיבים שונים), ואת צמיגות מתח הפנים של הנוזל על תופעות הספגה נימי. ברור כי ההליך על פי התיאוריה וושבורן (משוואה 1) ניתן לאמץ רק אם מ&quot;ק הפתילהrves (מ&quot;ר (t)) שרשמה tensiometer יש מגמה ליניארי. משמעות הדבר היא כי הפרמטרים במשוואה 1 חייבים להישאר קבועים במהלך תהליך הפתילה כולו. אם זה לא המקרה, כפי תגבורת פשתן במים, בגלל הסיבים עוברים נפיחות 10, 11, המשוואה וושבורן צריך להיות שונה כדי לכלול את השפעת נפיחות על מנת לתאר את בדיקות 9 כראוי. בדים שטופלו נמצאו פחות רגיש וספיחת מים 9. גורמים גיאומטריים ופרמטרי הרטבה יכולים להימדד מתאימים ליניארי, המאפשרים חישוב לחץ הנימים, כובע P.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="700">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Carbon UD fabrics</td>
			<td style="width:167px;">Hexcel&#160;</td>
			<td style="width:151px;">48580</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Flax UD fabrics</td>
			<td style="width:167px;">Libeco</td>
			<td style="width:151px;">FLAXDRY UD 180</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">n-Hexane</td>
			<td style="width:167px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:151px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sulfochromic acid</td>
			<td style="width:167px;">home made</td>
			<td style="width:151px;"></td>
			<td>toxic and corrosive</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Filter paper</td>
			<td style="width:167px;">Dataphysic</td>
			<td style="width:151px;">FP11</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tensiometer</td>
			<td style="width:167px;">Dataphysic</td>
			<td style="width:151px;">DCAT11</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

wicking tests for unidirectional fabrics: measurements of capillary parameters to evaluate capillary pressure in liquid composite molding processes

במהלך ההספגה של חיזוק סיבי ב דפוס מרוכבים נוזליים (LCM) תהליכים, תופעות נימים צריכות להיות מובנות על מנת לזהות את השפיע על היווצרות חלל חלקים מורכבים. פתילה בתווך סיבי מתואר על ידי משוואת וושבורן נחשבת שווה ערך ל תזרים תחת השפעת לחץ נימים פי החוק דארסי. בדיקות ניסיון לאפיון של פתילה נערכו בשני החיזוק הסיבי פחמן פשתן. בדי Quasi-חד כיווניים אז נבדקו באמצעות tensiometer מנת לקבוע את הפרמטרים מורפולוגיים הרטבה לאורך כיוון הסיבים. ההליך הוצג להיות מבטיח כאשר המורפולוגיה של הבד היא ללא שינוי במהלך הפתילה נימי. במקרה של בדי פחמן, לחץ הנימים ניתן לחשב. סיבי פשתן רגישים וספיחה לחות להתנפח במים. לתופעה זו יש להילקח בחשבון כדי להעריך את הפרמטרים הרטבה. אניn כדי להפוך סיבים פחות רגישים וספיחת מים, טיפול תרמי בוצע על תגבורת פשתן. טיפול זה משפר יציבות מורפולוגית סיבים מונע נפיחות במים. זה היה הראה כי המטופלים יש בדי מגמת פתילה ליניארי דומה לאלה שנמצאו בבדי פחמן, המאפשרים קביעת לחץ נימים.

Curves של רווח המוני במהלך פתילה שהושג עם tensiometer עבור פחמן בדי פשתן מטופל ומטופל מוצג איורים 2 ו -3. כל העקומות מוצגות לאחר החיסור של שני המשקולות של המניסקוס החיצוני בשל נייר בעל ולסנן מדגם מוזזים לאפס. <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page="1"...

Watch this Scientific Journal Video about Wicking Tests for Unidirectional Fabrics: Measurements of Capillary Parameters to Evaluate Capillary Pressure in Liquid Composite Molding Processes at JoVE.co

Wicking Tests for Unidirectional Fabrics: Measurements of Capillary Parameters to Evaluate Capillary Pressure in Liquid Composite Molding Processes

שיטה ניסיונית למדוד פרמטרים גיאומטריים זוויות קשר לקידום לכאורה המתאר נימי פתילה ב סינתטי חד כיווני ובדים טבעיים מוצעת. פרמטרים אלה הם חובה עבור קביעת הלחצים נימי כי חייב להילקח בחשבון עבור יישומי דפוס מרוכבים נוזליים (LCM).

פתילה ומבחני בדים חד-כיווניים: מדידות של פרמטרים נימי להערכת לחץ נימים בתהליכי דפוס Composite הנוזל

During impregnation of a fibrous reinforcement in liquid composite molding (LCM) processes, capillary effects have to be understood in order to identify ...

wicking-tests-for-unidirectional-fabrics-measurements-capillary

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Civil Engineering

Engineering

Unit 1

Fluid Properties

SCIENTISTS IN ACTION

8.7K Views.  Mines Saint-Étienne.  שיטה ניסיונית למדוד פרמטרים גיאומטריים זוויות קשר לקידום לכאורה המתאר נימי פתילה ב סינתטי חד כיווני ובדים טבעיים מוצעת. פרמטרים אלה הם חובה עבור קביעת הלחצים נימי כי חייב להילקח בחשבון עבור יישומי דפוס מרוכבים נוזליים (LCM). 

Video: Wicking Tests for Unidirectional Fabrics: Measurements of Capillary Parameters to Evaluate Capillary Pressure in Liquid Composite Molding Processes

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 ...

Synthesis and Microdiffraction at Extreme Pressures and Temperatures

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary interiors, design materials with novel properties, understand the mechanical behavior of materials exposed to very high stresses as in explosions or impacts. Synthesis and structural analysis of materials at extreme conditions of pressure and temperature entails remarkable technical challenges. In the laser heated diamond anvil cell (LH-DAC), very high pressure is generated between the tips of two opposing diamond anvils forced against each other; focused infrared laser beams, shined through the diamonds, allow to reach very high temperatures on samples absorbing the laser radiation. When the LH-DAC is installed in a synchrotron beamline that provides extremely brilliant x-ray radiation, the structure of materials under extreme conditions can be probed in situ. LH-DAC samples, although very small, can show highly variable grain size, phase and chemical composition. In order to obtain the high resolution structural analysis and the most comprehensive characterization of a sample, we collect diffraction data in 2D grids and combine powder, single crystal and multigrain diffraction techniques. Representative results obtained in the synthesis of a new iron oxide, Fe4O5 1 will be shown.

The laser heated diamond anvil cell combined with synchrotron micro-diffraction techniques allows researchers to explore the nature and properties of new phases of matter at extreme pressure and temperature (PT) conditions. Heterogeneous samples can be characterized in situ under high pressure by 2D mapping and combined powder, single-crystal and multigrain diffraction approaches.

סינתזה וMicrodiffraction בלחצים וטמפרטורות קיצוניים

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary ...

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 ...

Single Plane Illumination Module and Micro-capillary Approach for a Wide-field Microscope

A module for light sheet or single plane illumination microscopy (SPIM) is described which is easily adapted to an inverted wide-field microscope and optimized for 3-dimensional cell cultures, e.g., multi-cellular tumor spheroids (MCTS). The SPIM excitation module shapes and deflects the light such that the sample is illuminated by a light sheet perpendicular to the detection path of the microscope. The system is characterized by use of a rectangular capillary for holding (and in an advanced version also by a micro-capillary approach for rotating) the samples, by synchronous adjustment of the illuminating light sheet and the objective lens used for fluorescence detection as well as by adaptation of a microfluidic system for application of fluorescent dyes, pharmaceutical agents or drugs in small quantities. A protocol for working with this system is given, and some technical details are reported. Representative results include (1) measurements of the uptake of a cytostatic drug (doxorubicin) and its partial conversion to a degradation product, (2) redox measurements by use of a genetically encoded glutathione sensor upon addition of an oxidizing agent, and (3) initiation and labeling of cell necrosis upon inhibition of the mitochondrial respiratory chain. Differences and advantages of the present SPIM module in comparison with existing systems are discussed.

A module for single plane illumination microscopy (SPIM) is described which is easily adapted to an inverted wide-field microscope and optimized for 3-dimensional cell cultures. The sample is located within a rectangular capillary, and via a microfluidic system fluorescent dyes, pharmaceutical agents or drugs can be applied in small quantities.

מטוס אחד תאורת מודול וגישת מיקרו-נימים למיקרוסקופ שדה רחב

A module for light sheet or single plane illumination microscopy (SPIM) is described which is easily adapted to an inverted wide-field microscope and ...

Capillary-based Centrifugal Microfluidic Device for Size-controllable Formation of Monodisperse Microdroplets

Here, we demonstrate a simple method for the rapid production of size-controllable, monodisperse, W/O microdroplets using a capillary-based centrifugal microfluidic device. W/O microdroplets have recently been used in powerful methods that enable miniaturized chemical experiments. Therefore, developing a versatile method to yield monodisperse W/O microdroplets is needed. We have developed a method for generating monodisperse W/O microdroplets based on a capillary-based centrifugal axisymmetric co-flowing microfluidic device. We succeeded in controlling the size of microdroplets by adjusting the capillary orifice. Our method requires equipment that is easier-to-use than with other microfluidic techniques, requires only a small volume (0.1-1 &#181;l) of sample solution for encapsulation, and enables the production of hundreds of thousands number of W/O microdroplets per second. We expect this method will assist biological studies that require precious biological samples by conserving the volume of the samples for rapid quantitative analysis biochemical and biological studies.

Here, we demonstrate a simple production method for size-controllable, monodisperse, water-in-oil (W/O) microdroplets using a capillary-based centrifugal microfluidic device. This method requires only a small sample volume and enables high-yield production. We expect this method will be useful for rapid biochemical and cellular analyses.

נימים מבוססות מכשיר microfluidic צנטריפוגלי עבור גיבוש גודל לשליטה של ​​Monodisperse microdroplets

Here, we demonstrate a simple method for the rapid production of size-controllable, monodisperse, W/O microdroplets using a capillary-based centrifugal ...

Synthesis of Ionic Liquid Based Electrolytes, Assembly of Li-ion Batteries, and Measurements of Performance at High Temperature

The chemical instability of the traditional electrolyte remains a safety issue in widely used energy storage devices such as Li-ion batteries. Li-ion batteries for use in devices operating at elevated temperatures require thermally stable and non-flammable electrolytes. Ionic liquids (ILs), which are non-flammable, non-volatile, thermally stable molten salts, are an ideal replacement for flammable and low boiling point organic solvent electrolytes currently used today. We herein describe the procedures to: 1) synthesize mono- and di-phosphonium ionic liquids paired with chloride or bis(trifluoromethane)sulfonimide (TFSI) anions; 2) measure the thermal properties and stability of these ionic liquids by differential scanning calorimetry (DSC) and thermal gravimetric analysis (TGA); 3) measure the electrochemical properties of the ionic liquids by cyclic voltammetry (CV); 4) prepare electrolytes containing lithium bis(trifluoromethane)sulfonamide; 5) measure the conductivity of the electrolytes as a function of temperature; 6) assemble a coin cell battery with two of the electrolytes along with a Li metal anode and LiCoO2 cathode; and 7) evaluate battery performance at 100 &#176;C. We additionally describe the challenges in execution as well as the insights gained from performing these experiments.

Here, we describe protocols to prepare phosphonium-based ionic liquid and lithium bis(trifluoromethane)sulfonimide salt electrolytes, and assemble a non-flammable and high temperature functioning lithium-ion coin cell battery.

סינתזה של אלקטרוליטים מבוססים נוזלים יוניים, הרכבה של סוללות Li-ion, ומדידות של ביצועים בטמפרטורה גבוהה

The chemical instability of the traditional electrolyte remains a safety issue in widely used energy storage devices such as Li-ion batteries. Li-ion ...

Studying Dynamic Processes of Nano-sized Objects in Liquid using Scanning Transmission Electron Microscopy

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a microfluidic chamber assembled in the specimen holder for Transmission Electron Microscopy (TEM) and STEM. The microfluidic system consists of two silicon microchips supporting thin Silicon Nitride (SiN) membrane windows. This article describes the basic steps of sample loading and data acquisition. Most important of all is to ensure that the liquid compartment is correctly assembled, thus providing a thin liquid layer and a vacuum seal. This protocol also includes a number of tests necessary to perform during sample loading in order to ensure correct assembly. Once the sample is loaded in the electron microscope, the liquid thickness needs to be measured. Incorrect assembly may result in a too-thick liquid, while a too-thin liquid may indicate the absence of liquid, such as when a bubble is formed. Finally, the protocol explains how images are taken and how dynamic processes can be studied. A sample containing AuNPs is imaged both in pure water and in saline.

This protocol describes the operation of a liquid flow specimen holder for scanning transmission electron microscopy of AuNPs in water, as used for the observation of nanoscale dynamic processes.

לימוד תהליכים דינמיים של אובייקטים בגודל ננו בנוזל באמצעות מיקרוסקופי אלקטרוני סריקת הילוכים

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a ...

Magnet Assisted Composite Manufacturing: A Flexible New Technique for Achieving High Consolidation Pressure in Vacuum Bag/Lay-Up Processes

This work demonstrates a protocol to improve the quality of composite laminates fabricated by wet lay-up vacuum bag processes using the recently developed magnet assisted composite manufacturing (MACM) technique. In this technique, permanent magnets are utilized to apply a sufficiently high consolidation pressure during the curing stage. To enhance the intensity of the magnetic field, and thus, to increase the magnetic compaction pressure, the magnets are placed on a magnetic top plate. First, the entire procedure of preparing the composite lay-up on a magnetic bottom steel plate using the conventional wet lay-up vacuum bag process is described. Second, placement of a set of Neodymium-Iron-Boron permanent magnets, arranged in alternating polarity, on the vacuum bag is illustrated. Next, the experimental procedures to measure the magnetic compaction pressure and volume fractions of the composite constituents are presented. Finally, methods used to characterize microstructure and mechanical properties of composite laminates are discussed in detail. The results prove the effectiveness of the MACM method in improving the quality of wet lay-up vacuum bag laminates. This method does not require large capital investment for tooling or equipment and can also be used to consolidate geometrically complex composite parts by placing the magnets on a matching top mold positioned on the vacuum bag.

A new technique for applying consolidation pressure on the vacuum bag lay-up to fabricate composite laminates is described. The goal of this protocol is to develop a simple, cost-effective technique to improve the quality of laminates fabricated by the wet lay-up vacuum bag method.

מגנט בסיוע ייצור מורכבים: גמיש טכניקה חדשה להשגת קונסולידציה גבוהה בלחץ בתהליכים ואקום שקית/Lay-Up

This work demonstrates a protocol to improve the quality of composite laminates fabricated by wet lay-up vacuum bag processes using the recently developed ...

Cutting Procedures, Tensile Testing, and Ageing of Flexible Unidirectional Composite Laminates

Many body armor designs incorporate unidirectional (UD) laminates. UD laminates are constructed of thin (&#60;0.05 mm) layers of high-performance yarns, where the yarns in each layer are oriented parallel to each other and held in place using binder resins and thin polymer films. The armor is constructed by stacking the unidirectional layers in different orientations. To date, only very preliminary work has been performed to characterize the ageing of the binder resins used in unidirectional laminates and the effects on their performance. For example, during the development of the conditioning protocol used in the National Institute of Justice Standard-0101.06, UD laminates showed visual signs of delamination and reductions in V50, which is the velocity at which half of the projectiles are expected to perforate the armor, after ageing. A better understanding of the material property changes in UD laminates is necessary to comprehend the long-term performance of armors constructed from these materials. There are no current standards recommended for mechanically interrogating unidirectional (UD) laminate materials. This study explores methods and best practices for accurately testing the mechanical properties of these materials and proposes a new test methodology for these materials. Best practices for ageing these materials are also described.

The goal of the study was to develop protocols to prepare consistent specimens for accurate mechanical testing of high-strength aramid or ultra-high-molar-mass polyethylene-based flexible unidirectional composite laminate materials and to describe protocols for performing artificial ageing on these materials.

הליכי גזירה, בדיקות מתיחה, ו ההזדקנות של ציפויים חד כיווני חד-כיווני מרוכבים

Many body armor designs incorporate unidirectional (UD) laminates. UD laminates are constructed of thin (&#60;0.05 mm) layers of high-performance yarns, ...

Use of Capillary Aerosol Generator in Continuous Production of Controlled Aerosol for Non-Clinical Studies

The capillary aerosol generator (CAG) is operated with the principal of thermal liquid evaporation through heating of e-liquid in the initial phase, followed by nucleation and condensation regulated through a mixture of airflow to generate aerosols, such as in an electronic cigarette (EC). The CAG is particularly useful in generating aerosols of large volumes in a continuous manner, for instances such as in vivo inhalation toxicology studies, where usage of ECs is not feasible. The thermal effects of generating aerosol from the CAG are similar in terms of temperature applied in an EC, thus allowing investigators to assess the vapors of e-liquids at scale and reproducibility. As the operation of the CAG allows users to control critical parameters such as the flow rate of e-liquid, heating temperatures and dilution air flows, it allows investigators to test various e-liquid formulations in a well-controlled device. Properties, such as aerosol particle size, are demonstrated to be regulated with the air flow rate with respect to the e-liquid flow and e-liquid composition. The CAG, however, is limited in assessing common EC-related issues, such as overheating of its elements. We seek to demonstrate that the CAG can generate aerosol that is reproducible and continuous, by assessing the chemical and physical aerosol characteristics with a chosen e-liquid formulation. The protocol describes the operating parameters of liquid flow rate, dilution air-flow rates and operating procedures needing to optimize the aerosol concentration and particle size required for an in vivo toxicology study. Presenting the representative results from the protocol and discussing the challenges and applications of working with a CAG, we demonstrate that CAG can be used in a reproducible fashion. The technology and protocol, that has been developed from prior work, serve as a foundation for future innovations for laboratory-controlled aerosol generation investigations.

The protocol describes the settings and use of a capillary aerosol generator for continuous production of controlled aerosol from a multispecies liquid solution, suitable for steady large-volume aerosol delivery (e.g., in vivo inhalation studies).

שימוש במחולל תרסיס נימי בייצור רציף של תרסיס מבוקר למחקרים לא קליניים

The capillary aerosol generator (CAG) is operated with the principal of thermal liquid evaporation through heating of e-liquid in the initial phase, ...