실험 샘플을 준비에 대한 도움말은 많은 유용한 토론과 Qiti 구오에 대한 웬디 장, 루크 루버스, 마크 미 스킨과 미셸 부장님 감사합니다. 이 작품은 그랜트 번호 DMR-0820054 아래에있는 국립 과학 재단 (National Science Foundation)의 MRSEC 프로그램에 의해 지원되었다.

1. 빠른 영상 설정 (그림 1 참조) <ol><li> 공부 될 유체로 채워진 용기를 자유롭게 충돌 속도를 조절하도록 이동 될 수있는 따라 수직 트랙을 설정함으로써 시작한다. 유체는 노즐을 통해 용기의 바닥 잎 후 낙차 들어간다. 이 일을 위해 하강 높이 0.15 m / 초 ± 충격 속도 V에게 = (0.4-6.3) 0을주고 ​​1~2백센티미터 변화시켰다. </li><li> 생성하고 경사 반사 미러가 아래로부터 낙하 충격을 시각화하기 위해 배치되고있는 수평 충격 평면 전형적 유리판을 유지하는 장착 프레임. </li><li> 홀더에 깨끗하고 매끄러운 유리 접시를 놓습니다. 판을 수평으로 수평되어 있는지 확인합니다. </li><li> 수직 트랙에 주사기 펌프를 장착합니다. </li><li> 액체 금속에 미치는 영향에 대해, 사이드 뷰 이미징을위한 노즐 뒤에 투명 용지 확산을 배치합니다. 동시에, 생성하는 주사기 펌프 상기 백색 불투명 종이를 붙이고보기 바닥 (그림 1 참조)에 대한 반사. 그리고, 노즐 뒤에 광원을 찾아. </li><li> 조밀 한 서스펜션에 미치는 영향의 경우, 확산이 필요하지 않습니다. 대신에, 단지 촬상면의 앞에 광원을 배치. </li><li> 원하는 배율 광학 작동 거리에 대한 적절한 초점 거리와 매크로 렌즈를 선택합니다. 그런 다음 카메라에 렌즈를 연결합니다. </li><li> 삼각대에 카메라를 장착하여 영상의 관점 (옆 또는 아래)에 따라 카메라의 높이를 조정합니다. </li></ol> 2. 샘플 준비 <ol><li> 산화 된 액체 금속의 제조 <ol><li> 밀폐 된 용기에 보관 갈륨 - 인듐 공융 (에서 eGain). 그 용융 온도가 약 15 °의 C이므로에서 eGain는 상온에서 액체 상태로 유지. </li><li> 컨테이너에서 3 ㎖에서 eGain를 추출하고 아크릴 판에 그것을 돌출 피펫을 사용합니다. 샘플이 완전히 공기에 산화 될 때까지 30 분을 기다립니다. conseque로NCE 주름 산화 피부의 얇은 층이 완전히 샘플 표면을 덮는다. </li><li> 에서 eGain 샘플을 예비 세탁하고 표면의 산화를 제어하기 위해 서로 다른 농도의, 염산 ( &quot;주의&quot;염산)를 사용합니다. 이 산성 욕에있는 동안 특히, 레오 미터 60 초 -1의 전단 속도에서, 샘플 전단. 전단의 10 분 후, 샘플의 표면 산화의 수준은 염산 농도 15,18 의해 설정, 평형에 도달한다. </li><li> 이 예비 세탁 후, 화장실에서에서 eGain를 추출하는 스틸 노즐 팁과 플라스틱 주사기를 사용합니다. </li><li> 주사기 펌프에 주사기를 장착하고 실험을위한 준비. </li></ol></li><li> 조밀 한 현탁액의 준비 <ol><li> 상업 주사기 (4.5 mm 또는 반경 2.3 mm)의 끝을 잘라 밀도 현탁액을 분배를위한 원통형 튜브로 사용합니다. </li><li> 피스톤을 당겨 물을 주사기에게 개방 끝까지 채우기의 제작우레 동반 된 공기 거품이 없습니다. </li><li> 주사기에 구형 ZrO2를 또는 유리 구슬을 넣어. 입자의 침강으로, 물은 노즐에서 흘러 나올 것입니다. 입자가 열린 끝에 모든 방법을 주사기를 채우십시오. 현탁액을 중력 하에서 걸림 것이다. </li><li> 평면이를 유지하기 위해 정상에서 여분의 습윤 입자를 제거하기 위해 면도날을 사용합니다. </li><li> 노즐 뒤집어 주사기 펌프에 마운트. 표면 장력은 16 밖으로 떨어지는 입자를 방지 할 수 있습니다. </li></ol></li></ol> 3. 구경 측정 영상을 수집하기 전에, 촬상 장치의 매개 변수를 설정하고 조명 배향이 완료되어야되어야한다. 또한, 공간 분해능이 보정 될 필요가있다. <ol><li> 노즐로부터의 유체 (액체 금속 또는 현탁액)을 밀어 20 ㎖ / hr의 속도로 시린지 펌프를 켜고. </li><li> 주사기에서 분리하기 위해 유체 기다린 드롭과 가을을 형성유리 기판 상에 테스트 영향을 미칠 수 있도록 F. </li><li> 카메라에 연결하는 컴퓨터 모니터에서 플랫을 찾기 위해, 수직 위치 및 촬영 방향 등의 카메라 위치를 조정합니다. 렌즈의 복사 비율 1:1로 고정 될 때 초점면에있을 이미지를 정렬하는 작동 거리를 수정한다. </li><li> 프레임 레이트 (&gt; 6000 FPS) 충분히 높을 때 최고의 화질을 얻기 위해 개구 크기, 노출 시간 및 조명 각도를 변화한다.도 2 (a) 액상에서 eGain 및 조밀 현탁액 모두에 대해 카메라에 의해 촬영 전형적인 이미지를 보여준다. </li><li> (그림 2의 (b) 참조)과 1cm에 걸쳐 맞게 픽셀 수를 계산하여 공간 해상도를 계산 시야에서 통치자를 놓습니다. 수평 및 수직 방향 사이의 해상도에 차이가없는 것을 확인합니다. </li><li> 조밀 현탁액 방울의 패킹 분율을 측정하는 3 단계 과정을 수행 <ol><li> 엔트의 질량을 측정충격 후 분노 표시와 오른쪽 (정확하게 무게를 측정 할 수있는 측정 컵에 드롭의 낙하시키는 것으로, 예를 들면). </li><li> 그리고, 히터 모든 용매를 증발 입자 질량을 구하는 또 플랫 무게. </li><li> 패킹 분획을 얻기 위해 입자와 액체의 양을 계산한다. 일반적으로이 체적 분율은 60 %이어야한다. </li></ol></li><li> 관찰 방향 (아래 또는 측면)에 따라 적절하게 카메라를 위치. 특히, 옆에 사이드 뷰 또는 하단 이미징을위한 반사 거울 같은 수준의 기판에 카메라를 넣어. </li></ol> 4. 비디오 녹화 및 데이터 수집 <ol><li> 영상 보정 한 후, 주사기 펌프를 다시 시작합니다. 동시에, 충돌 프로세스를 감시하는 카메라 제어 소프트웨어를 연다. </li><li> 비디오 길이의 절반 정도의 사후 트리거 프레임 번호를 설정합니다. 드롭이 형성 수동 삼각 시작할 때 조심해GER 순간에 카메라가 강하는 노즐에서 분리 할 때. 데이터 기록하기 전에 몇 실전 테스트를 수행합니다. </li><li> 데이터가 기록 된 후에, 영향을 함유하는 부분에 화상을 트리밍 및 분석을위한 이미지 시퀀스와 같은 동영상을 저장한다. </li></ol> 5. 이미지 후 처리 및 분석 <ol><li> 그것은 () 그림 3 (AB 참조)의 평균 화소 값의 급격한 변화에 대응하는 확산으로 액체에서 eGain의 이동 앞의 위치를 경계 검출 방법을 사용합니다. </li><li> 바닥과 측면 두 이미지에서 밀도가 정지 튀는 개시를 결정합니다. </li><li> () 그림 3 (C 참조) 플랫에서 탈출 개별 입자의 흔적을 얻기 위해 입자 추적 알고리즘을 수행합니다. 그런 다음, 같은 궤도에서 배출 속도 (그림 3 (d))를 계산한다. </li></ol>

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저자가 공개하는 게 없다.

몇 가지 단계가 빠른 영상의 적절한 실행을 위해 중요하다. 우선, 카메라와 렌즈를 적절하게 설정하고 교정해야합니다. 특히, 높은 공간 해상도를 얻기 위하여, 렌즈의 재생 비율은 1:1 내지 부근에 유지되어야한다. 이 조밀 한 현탁액의 시각화를 위해 특히 중요합니다. 또한, 개구의 크기가주의 깊게 촬상을 위해 선택 될 필요가있다. 예를 들어, 일반적으로 측면에서 관찰 필드의 더 깊이, 따라서 ?...

고체 표면에 영향을 드롭 드롭의 정밀한 제어가 확산 튀는를 원하는 3,4 인쇄 잉크젯을 사용하여 전자 제조 1, 스프레이 코팅 2 및 첨가제 제조와 관련된 많은 응용 프로그램의 핵심 과정이다. 그러나, 낙하 충격의 직접적인 관찰은 두 가지 이유에 대한 기술적 도전이다. 첫째, 시간 척도 내에서 광 현미경 및 DSLR 카메라와 같은 기존의 영상 시스템에 의해 쉽게 이미지화하기에​​ 너무 짧은 (~ 100 마이크로 초)를 발생하는 복잡한 역동적 인 과정이다. 플래시 촬영을 훨씬 더 빨리 물론 이미지의 수 있지만, 시간의 진화에 대한 자세한 분석을 위해 필요에 따라, 연속 촬영을 허용하지 않습니다. 둘째, 충격 불안정성에 의해 유도 된 길이 치수는 10 ㎛ 5만큼 작을 수있다. 따라서 정량적 영향 프로세스에게 합리적으로 높은 공간 해상도와 함께 초고속 영상을 결합하는 시스템을 연구하는 것은 종종원하는. 이러한 시스템에 미치는 영향 6-8 이후 글로벌 기하학적 인 변형에 주로 초점을 맞추고 있지만, 이러한 튀는의 발병 같이 이른 시간에 대한 정보, 영향과 관련된 비평 프로세스를 수집 할 수 없습니다 물방울의 영향에 대한 초기 작업의 부재. 유체 9,12의 CMOS 고속 비디오 그래피의 최근 발전은 아래로 1 마이크로 초 이하 만 FPS와 노출 시간에 최대 프레임 속도를 추진해 왔습니다. 또한, 새롭게 개발 된 CCD 촬상 기술은 잘 백만 FPS 9-12 상기 프레임 속도를 밀 수있다. 반면에, 공간적 해상도는 확대 렌즈 (12)를 이용하여 1 μM / 화소의 순서로 증가 될 수있다. 결과적으로, 그것은 전례가없는 세부 사항에서 낙하 충격의 다양한 단계의 물리적 매개 변수의 넓은 범위의 영향을 탐구하고 체계적으로 실험과 이론 5,13-16을 비교할 수있게되었다. 예를 들어, 뉴턴 유체에 튀는 전환 fou를했다고유의 레올 로지 수율 스트레스 유체 (17)의 확산 역학을 결정하는 동안 차, 분위기 압력 5로 설정합니다. 여기에 간단하면서도 강력한 고속 영상 기술 도입과 충격 비 뉴톤 유체의 두 가지 유형의 역학 연구에 적용된다 : 액체 금속 및 밀집 현탁액. 공기에 노출되면, 기본적으로 (수은 제외) 모든 액체 금속은 자발적으로 자신의 표면에 산화물 피부를 개발할 것입니다. 기계적 피부 효과, 표면 장력 및 금속 (18)의 젖음성을 변화하는 것으로된다. 이전 글 (15), 저자의 몇 가지 정량적으로 확산 과정을 공부하고 피부 효과에 미치는 영향 역학, 충격 매개 변수를 사용하여 최대 확산 반경 특히 스케일링에 영향을 미치는 방법을 설명 할 수 있었다. 액체 금속은 높은 표면 반사율을 갖고 있기 때문에, 조명에주의 조정 촬상 요구된다. 정학의액체의 작은 입자로 구성 다시. 심지어 간단한 뉴턴 액체, 특히 부유 입자의 높은 볼륨의 일부에, 즉 고밀도 현탁액에 발음됩니다 비 뉴톤 행동, 입자의 결과를 추가. 특히, 튀는의 발병 현탁액 방울 부드러운 하드 표면 안타 전작 16에서 공부했다. 액체 입자와 입자 간 상호 작용은 모두 간단한 액체에서 예상했던 것과 크게 튀는 동작을 변경할 수 있습니다. 높은 공간 해상도가 필요합니다이 실험에서 80 μm의 한 작은 입자를 추적 할 수 있습니다. 이러한 높은 공간적 해상도를 제공하며 측면에서 아래에서 모두 영향을 관찰하는 기능 등 다양한 기술 요구 사항의 조합은, 모두 여기에 설명 된 이미지 설정에 만족 될 수있다. 표준 프로토콜에 따라, 아래에 설명, 충격 역학 inves에 할 수있다퍼짐 거동 및 스플래쉬에 대해 명시 적으로 도시 된 바와 같이, 제어 된 방식으로 tigated.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:604px;" width="605">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:103px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Gallium-Indium Eutectic</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>495425-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hydrochloric Acid&#160;</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>320331-2.5L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Zirconium oxide</td>
			<td>Glen Mills Inc.</td>
			<td>7200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Phantom V12 &#38; V7 Fast Ccamera</td>
			<td>Vision Research</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">105mm Micro-Nikon</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">12V/200W light Source</td>
			<td>Dedolight</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Syringe Pump</td>
			<td>RAZEL</td>
			<td>MODEL R9-9E</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fast imaging technique to study drop impact dynamics of non-newtonian fluids

유체 역학의 분야에서, 많은 동적 프로세스는 매우 짧은 시간 간격 동안 발생할뿐만 아니라, 상세한 관찰 높은 공간 해상도, 종래의 촬상 시스템으로 관찰하는 것이 어려운 상황을 만들 필요 아닙니다. 이들 중 하나는 통상의 10 밀리 초 이내에 일어나는 액체의 낙하 충격이다. 이러한 과제를 해결하기 위해, 고속 이미징 기술은 위 / 아래 10 ㎛으로 화상의 공간 해상도를 가지고 긴 작동 거리를 갖는 매크로 렌즈로 고속 카메라 (초당 백만 프레임 능력)을 결합한 도입된다 픽셀. 이미징 기술은 녹화 된 비디오의 분석으로부터, 같은 유동장, 확산 거리와 튀는 속도와 같은 관련 유체 다이내믹 수량의 정확한 측정을 가능하게한다. 이 시각화 시스템의 기능을 설명하기 위해, 비 뉴톤 유체의 물방울을 평면 딱딱한 표면에 충돌 충격 역학 characte입니다음 공인. 두 가지 상황이 고려되어 산화 된 액체 금속 방울에 우리는 확산 문제에 집중하고, 조밀하게 현탁액을 위해 우리는 튀는의 개시를 결정합니다. 일반적으로, 여기에서 소개 높은 공간적 이미지 해상도의 조합은 마이크로 현상의 넓은 범위에 걸쳐 빠른 역학을 공부 이점을 제공합니다.

고속 이미징 기법.도 확산 및 다양한 충격 시나리오 스플래쉬를 정량화하는데 사용될 수있다 4 (a), 예를 들어, 다른 산화물 피부 강도 액체에서 eGain 전형적인 충격 이미지 시퀀스를 나타낸다. 같은 노즐에서 동일한 떨어지는 높이에서 eGain를 배출함으로써, 재현 충격 속도 V 0와 물방울 = ± 0.12 m / 초 및 반경 R 0 = 6.25 ± 0.10 mm는 1.02 생성되었습니다. 왼쪽 열?...

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Fast Imaging Technique to Study Drop Impact Dynamics of Non-Newtonian Fluids

다른 물리적 매개 변수를 매우 짧은 시간 (밀리 초 미만의 제 10 호)에 역학에 영향을 미치는 때문에 비 뉴톤 유체의 낙하 충격은 복잡한 과정이다. 빠른 이미징 기술은 다른 비 뉴턴 유체의 영향 행동을 특성화하기 위해 도입된다.

비 뉴턴 유체의 낙하 충격 역학을 연구하기 위해 빠른 이미징 기술

In the field of fluid mechanics, many dynamical processes not only occur over a very short time interval but also require high spatial resolution for ...

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Experimental Measurement of Settling Velocity of Spherical Particles in Unconfined and Confined Surfactant-based Shear Thinning Viscoelastic Fluids

An experimental study is performed to measure the terminal settling velocities of spherical particles in surfactant based shear thinning viscoelastic (VES) fluids. The measurements are made for particles settling in unbounded fluids&#160;and fluids between parallel walls. VES fluids over a wide range of rheological properties are prepared and rheologically characterized. The rheological characterization involves steady shear-viscosity and dynamic oscillatory-shear measurements to quantify the viscous and elastic properties respectively. The settling velocities under unbounded conditions are measured in beakers having diameters at least 25x the diameter of particles. For measuring settling velocities between parallel walls, two experimental cells with different wall spacing are constructed. Spherical particles of varying sizes are gently dropped in the fluids and allowed to settle. The process is recorded with a high resolution video camera and the trajectory of the particle is recorded using image analysis software. Terminal settling velocities are calculated from the data.
The impact of elasticity on settling velocity in unbounded fluids is quantified by comparing the experimental settling velocity to the settling velocity calculated by the inelastic drag predictions of Renaud et al.1&#160;Results show that elasticity of fluids can increase or decrease the settling velocity. The magnitude of reduction/increase is a function of the rheological properties of the fluids and properties of particles. Confining walls are observed to cause a retardation effect on settling and the retardation is measured in terms of wall factors.

This paper demonstrates the experimental procedure to measure terminal settling velocities of spherical particles in surfactant-based shear thinning viscoelastic fluids. Fluids over a wide range of rheological properties are prepared and settling velocities are measured for a range of particle sizes in unbounded fluids and fluids between parallel walls.

An experimental study is performed to measure the terminal settling velocities of spherical particles in surfactant based shear thinning viscoelastic ...

연구

공학

Time Multiplexing Super Resolving Technique for Imaging from a Moving Platform

We propose a method for increasing the resolution of an object and overcoming the diffraction limit of an optical system installed on top of a moving imaging system, such as an airborne platform or satellite. The resolution improvement is obtained in a two-step process. First, three low resolution differently defocused images are being captured and the optical phase is retrieved using an improved iterative Gerchberg-Saxton based algorithm. The phase retrieval allows to numerically back propagate the field to the aperture plane. Second, the imaging system is shifted and the first step is repeated. The obtained optical fields at the aperture plane are combined and a synthetically increased lens aperture is generated along the direction of movement, yielding higher imaging resolution. The method resembles a well-known approach from the microwave regime called the Synthetic Aperture Radar (SAR) in which the antenna size is synthetically increased along the platform propagation direction. The proposed method is demonstrated through laboratory experiment.

A method for overcoming the optical diffraction limit is presented. The method includes a two-step process: optical phase retrieval using iterative Gerchberg-Saxton algorithm, and imaging system shifting followed by repetition of the first step. A synthetically increased lens aperture is generated along the direction of movement, yielding higher imaging resolution.

이동 플랫폼에서 이미징 시간 다중화 슈퍼 해결 기법

We propose a method for increasing the resolution of an object and overcoming the diffraction limit of an optical system installed on top of a moving ...

Fabrication of Uniform Nanoscale Cavities via Silicon Direct Wafer Bonding

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned and bonded silicon wafers. Unlike confinements in porous materials often used for these types of experiments3, bonded wafers provide predesigned uniform spaces for confinement. The geometry of each cell is well known, which removes a large source of ambiguity in the interpretation of data.
Exceptionally flat, 5 cm diameter, 375 &#181;m thick Si wafers with about 1 &#181;m variation over the entire wafer can be obtained commercially (from Semiconductor Processing Company, for example). Thermal oxide is grown on the wafers to define the confinement dimension in the z-direction. A pattern is then etched in the oxide using lithographic techniques so as to create a desired enclosure upon bonding. A hole is drilled in one of the wafers (the top) to allow for the introduction of the liquid to be measured. The wafers are cleaned2 in RCA solutions and then put in a microclean chamber where they are rinsed with deionized water4. The wafers are bonded at RT and then annealed at ~1,100 &#176;C. This forms a strong and permanent bond. This process can be used to make uniform enclosures for measuring thermal and hydrodynamic properties of confined liquids from the nanometer to the micrometer scale.

A method for permanently bonding two silicon wafers so as to realize a uniform enclosure is described. This includes wafer preparation, cleaning, RT bonding, and annealing processes. The resulting bonded wafers (cells) have uniformity of enclosure ~1%1,2. The resulting geometry allows for measurements of confined liquids and gasses.

실리콘 다이렉트 웨이퍼 본딩을 통한 균일한 나노스케일 캐비티 제조

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned ...

Laboratory Drop Towers for the Experimental Simulation of Dust-aggregate Collisions in the Early Solar System

For the purpose of investigating the evolution of dust aggregates in the early Solar System, we developed two vacuum drop towers in which fragile dust aggregates with sizes up to ~10 cm and porosities up to 70% can be collided. One of the drop towers is primarily used for very low impact speeds down to below 0.01 m/sec and makes use of a double release mechanism. Collisions are recorded in stereo-view by two high-speed cameras, which fall along the glass vacuum tube in the center-of-mass frame of the two dust aggregates. The other free-fall tower makes use of an electromagnetic accelerator that is capable of gently accelerating dust aggregates to up to 5 m/sec. In combination with the release of another dust aggregate to free fall, collision speeds up to ~10 m/sec can be achieved. Here, two fixed high-speed cameras record the collision events. In both drop towers, the dust aggregates are in free fall during the collision so that they are weightless and match the conditions in the early Solar System.

We present a technique to achieve low-velocity to intermediate-velocity collisions between fragile dust aggregates in the laboratory. For this purpose, two vacuum drop-tower setups have been developed that allow collision velocities between &#60;0.01 and ~10 m/sec. The collision events are recorded by high-speed imaging.

초기 태양계에서 먼지 집계 충돌 실험 시뮬레이션 실험실 드롭 타워

For the purpose of investigating the evolution of dust aggregates in the early Solar System, we developed two vacuum drop towers in which fragile dust ...

The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids

Horizontal and vertical liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields (8-20 kV/cm) and polar dielectric liquids. These bridges are unique from capillary bridges in that they exhibit extensibility beyond a few millimeters, have complex bi-directional mass transfer patterns, and emit non-Planck infrared radiation. A number of common solvents can form such bridges as well as low conductivity solutions and colloidal suspensions. The macroscopic behavior is governed by electrohydrodynamics and provides a means of studying fluid flow phenomena without the presence of rigid walls. Prior to the onset of a liquid bridge several important phenomena can be observed including advancing meniscus height (electrowetting), bulk fluid circulation (the Sumoto effect), and the ejection of charged droplets (electrospray). The interaction between surface, polarization, and displacement forces can be directly examined by varying applied voltage and bridge length. The electric field, assisted by gravity, stabilizes the liquid bridge against Rayleigh-Plateau instabilities. Construction of basic apparatus for both vertical and horizontal orientation along with operational examples, including thermographic images, for three liquids (e.g., water, DMSO, and glycerol) is presented.

Horizontal and vertical electrohydrodynamic liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields and polar dielectric liquids. The construction of basic apparatus and operational examples, including thermographic images, for three liquids (e.g., water, DMSO, and glycerol) is presented.

폴라 유전체 액체에서 특히 전기 교량의 준비

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

Emission Spectroscopic Boundary Layer Investigation during Ablative Material Testing in Plasmatron

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution for future high-speed reentry missions. But despite the advancements made since Apollo, heat flux prediction remains an imperfect science and engineers resort to safety factors to determine the TPS thickness. This goes at the expense of embarked payload, hampering, for example, sample return missions. 
Ground testing in plasma wind-tunnels is currently the only affordable possibility for both material qualification and validation of material response codes. The subsonic 1.2MW Inductively Coupled Plasmatron facility at the von Karman Institute for Fluid Dynamics is able to reproduce a wide range of reentry environments. This protocol describes a procedure for the study of the gas/surface interaction on ablative materials in high enthalpy flows and presents sample results of a non-pyrolyzing, ablating carbon fiber precursor. With this publication, the authors envisage the definition of a standard procedure, facilitating comparison with other laboratories and contributing to ongoing efforts to improve heat shield reliability and reduce design uncertainties.
The described core techniques are non-intrusive methods to track the material recession with a high-speed camera along with the chemistry in the reactive boundary layer, probed by emission spectroscopy. Although optical emission spectroscopy is limited to line-of-sight measurements and is further constrained to electronically excited atoms and molecules, its simplicity and broad applicability still make it the technique of choice for analysis of the reactive boundary layer. Recession of the ablating sample further requires that the distance of the measurement location with respect to the surface is known at all times during the experiment. Calibration of the optical system of the applied three spectrometers allowed quantitative comparison. At the fiber scale, results from a post-test microscopy analysis are presented.

Development of new ablative materials and their numerical modeling requires extensive experimental investigation. This protocol describes procedures for material response characterization in plasma flows with the core techniques being non-intrusive methods to track the material recession along with the chemistry in the reactive boundary layer by emission spectroscopy.

Plasmatron에서 절제 재료 시험 중에 방출 분광 경계 계층 조사

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution ...

Dynamic Pore-scale Reservoir-condition Imaging of Reaction in Carbonates Using Synchrotron Fast Tomography

Underground storage permanence is a major concern for carbon capture and storage. Pumping CO2 into carbonate reservoirs has the potential to dissolve geologic seals and allow CO2 to escape. However, the dissolution processes at reservoir conditions are poorly understood. Thus, time-resolved experiments are needed to observe and predict the nature and rate of dissolution at the pore scale. Synchrotron fast tomography is a method of taking high-resolution time-resolved images of complex pore structures much more quickly than traditional &#181;-CT. The Diamond Lightsource Pink Beam was used to dynamically image dissolution of limestone in the presence of CO2-saturated brine at reservoir conditions. 100 scans were taken at a 6.1 &#181;m resolution over a period of 2 hours. The images were segmented and the porosity and permeability were measured using image analysis and network extraction. Porosity increased uniformly along the length of the sample; however, the rate of increase of both porosity and permeability slowed at later times.

Synchrotron fast tomography was used to dynamically image dissolution of limestone in the presence of CO2-saturated brine at reservoir conditions. 100 scans were taken at a 6.1 &#181;m resolution over a period of 2 h.

싱크로 빠른 단층 촬영을 사용하여 탄산염의 반응의 동적 기공 규모의 저수지 조건 이미징

Underground storage permanence is a major concern for carbon capture and storage. Pumping CO2 into carbonate reservoirs has the potential to dissolve ...

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.

유전체 RheoSANS - 임피던스, 레올 로지 및 복잡한 유체의 작은 각도 중성자 산란의 동시 심문

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

Measurements of Soil Carbon by Neutron-Gamma Analysis in Static and Scanning Modes

The herein described application of the inelastic neutron scattering (INS) method for soil carbon analysis is based on the registration and analysis of gamma rays created when neutrons interact with soil elements. The main parts of the INS system are a pulsed neutron generator, NaI(Tl) gamma detectors, split electronics to separate gamma spectra due to INS and thermo-neutron capture (TNC) processes, and software for gamma spectra acquisition and data processing. This method has several advantages over other methods in that it is a non-destructive in situ method that measures the average carbon content in large soil volumes, is negligibly impacted by local sharp changes in soil carbon, and can be used in stationary or scanning modes. The result of the INS method is the carbon content from a site with a footprint of ~2.5 - 3 m2 in the stationary regime, or the average carbon content of the traversed area in the scanning regime. The measurement range of the current INS system is &#62;1.5 carbon weight % (standard deviation &#177; 0.3 w%) in the upper 10 cm soil layer for a 1 hmeasurement.

Here, we present the protocol for in situ measurement of soil carbon using the neutron-gamma technique for single point measurements (static mode) or field averages (scanning mode). We also describe system construction and elaborate data treatment procedures.

측정 토양 탄소 고정 및 검색 모드에서 중성자-감마선 분석에 의해

The herein described application of the inelastic neutron scattering (INS) method for soil carbon analysis is based on the registration and analysis of ...

Film Control to Study Contributions of Waves to Droplet Impact Dynamics on Thin Flowing Liquid Films

Droplet impact is a very common phenomenon in nature and attracts attention due to its aesthetic fascination and wide-ranging applications. Previous studies on flowing liquid films have neglected the contributions of spatial structures of waves to the impact outcome, while this has recently been shown to have a significant influence on the drop impact dynamics. In this report, we outline a step-by-step procedure to investigate the effect of periodic inlet forcing of a flowing liquid film leading to the production of spatiotemporally regular wave structures on drop impact dynamics. A function generator in connection with a solenoid valve is used to excite these spatiotemporally regular wave structures on the film surface while the impact dynamics of uniform-sized droplets are captured using a high-speed camera. Three distinct regions are then studied; viz. the capillary wave region preceding the large wave peak, the flat film region, and the wave hump region. The effects of important dimensionless quantities such as film Reynolds, drop Weber and Ohnesorge numbers parameterized by the film flow rate, drop speed, and drop size are also examined. Our results show interesting, hitherto undiscovered dynamics brought about by this application of film inlet forcing of the flowing film for both low and high inertia drops.

A protocol to study the contributions of waves to droplet impact dynamics on flowing liquid films is presented.

얇은 흐르는 액체 필름에 물방울 영향 역학 파의 기여를 공부 영화 컨트롤

Droplet impact is a very common phenomenon in nature and attracts attention due to its aesthetic fascination and wide-ranging applications. Previous ...