Deneysel örneklerini hazırlamakta yardım için birçok yararlı tartışmalar ve Qiti Guo için Wendy Zhang, Luuk Lubbers, Marc Miskin ve Michelle Driscoll teşekkürler. Bu çalışma Hibe No DMR-0820054 altında Ulusal Bilim Vakfı&#39;nın MRSEC programı tarafından desteklenmiştir.

1.. Hızlı Görüntüleme Kurulum (Bakınız Şekil 1) <ol><li> Incelenecek sıvı ile dolu bir kap serbestçe etki hızını ayarlamak için hareket edilebilir boyunca dikey bir parça kurarak başlayın. Akışkan bir meme boyunca, kabın alt yaprakları ve sonra serbest düşme girer. Bu iş için düşme yüksekliği 0.15 m / sn ± bir çarpma hızı V = (0,4-6,3) 0 vermek için 1-200 cm arasında değişiyordu. </li><li> Construct ve eğimli bir yansıtıcı ayna alttan açılan etkisini görselleştirmek için konumlandırılmış altında yatay etki uçağı, genellikle bir cam plaka, tutmak için bir montaj çerçevesi. </li><li> Tutucuya temiz ve pürüzsüz cam tabak koyun. Plaka yatay tesviye olduğundan emin olun. </li><li> Dikey parça üzerine bir şırınga pompası monte edin. </li><li> Sıvı metal etki için, yan görünüm görüntüleme için memenin arkasında şeffaf bir kağıt difüzör yerleştirin. Aynı zamanda, elde etmek için şırınga pompası üzerinde bir beyaz opak kağıt takmakgörüntüleme altındaki (bkz. Şekil 1) için yansıma. Ardından, memenin arkasına ışık kaynağını bulun. </li><li> Yoğun süspansiyon etki için, hiçbir difüzör gereklidir. Bunun yerine, sadece görüntüleme düzlemin önünde ışık kaynağı yerleştirin. </li><li> İstediğiniz büyütme ve optik çalışma mesafesi için uygun bir odak uzunluğuna sahip makro objektifi seçin. Ardından, kamera objektifi bağlayın. </li><li> Bir tripod üzerine kamera monte ve görüntüleme perspektif (yan veya alt) göre kameranın yüksekliğini ayarlayın. </li></ol> 2. Numune Hazırlama <ol><li> Oksitlenmiş sıvı metalin hazırlanması <ol><li> Kapalı bir kapta saklayın Galyum-İndiyum Eutectic (EGAIN). Erime sıcaklığı yaklaşık 15 ° C olduğu için, EGAIN, oda sıcaklığında sıvı halde kalır. </li><li> Kabından 3 mi EGAIN özü ve bir akrilik plaka üzerine ekstrüde etmek için bir pipet kullanın. Numune tamamen havada okside edilmesi için 30 dakika bekleyin. Bir conseque olaraknce, kırışık okside deri ince bir tabaka tamamen numune yüzeyini kapsamaktadır. </li><li> EGAIN örnek ön yıkama ve yüzey oksidasyonu kontrol etmek için farklı konsantrasyonlarda, hidroklorik asit (&quot;Dikkat&quot; HCl) kullanın. Bu asit banyosuna iken Spesifik olarak, bir reometre ile 60 saniye-1 kesme hızında, örnek kesme. Kesme 10 dakika sonra, numune yüzey oksidasyon seviyesi HCI konsantrasyonu, 15,18 tarafından belirlenen, dengeye ulaşır. </li><li> Bu ön-yıkamadan sonra, banyosundan EGAIN çıkarmak için bir çelik meme ucu ile plastik bir şırınga kullanın. </li><li> Şırınga pompa üzerine monte şırınga ve deney için hazır. </li></ol></li><li> Yoğun bir süspansiyon hazırlanması <ol><li> Ticari bir şırınga (4.5 mm ya da 2,3 mm çapında) ucunu kesin ve yoğun süspansiyonunun dışarı verilmesi için silindirik bir tüp olarak kullanın. </li><li> Pistonu geri çek ve su ile şırınga açık ucuna tüm yol dolgu, s yapmaure sürüklenmiş hava balonu olduğunu. </li><li> Şırıngaya küresel ZrO 2 veya cam boncuk koydu. Partiküllerin sedimantasyonu ile, su, memeden dışarı dökülür. Parçacıkları ile açık ucuna tüm yol şırınga doldurun. Süspansiyon yerçekimi altında reçel olacak. </li><li> Düz o ucunu tutmak için üst ekstra ıslatılmış parçacıkları kaldırmak için bir jilet kullanın. </li><li> Meme üzerine çevirmek ve şırınga pompası üzerine monte. Yüzey gerilimi 16 düşmesini partikülleri önlemek olacaktır. </li></ol></li></ol> 3. Ayarlama Video toplama önce, görüntüleme cihazı parametreleri ayarlamak ve aydınlatma hizalama tamamlanmış olması gerekir. Ayrıca, uzaysal çözünürlük kalibre edilmesi gerekir. <ol><li> , Memeden sıvı (sıvı metal ya da süspansiyon) dışarı itmek için, 20 ml / st &#39;lik bir hızda şırınga pompası başlatın. </li><li> Şırınga ayırmak için akışkan için bekleyin, bir damla ve düşme formununcam alt tabaka üzerine bir test etki yapmak f. </li><li> Kameraya bağlayan bilgisayar monitörü uyarısı bulmak için, dikey konumda ve görüntüleme yön dahil kamera konumunu, ayarlayın. Lensin üreme oranı 1:1 sabit zaman odak düzleminde olmak için görüntü düzenlemek için çalışma mesafesi değiştirin. </li><li> Kare hızı (&gt; 6,000 fps) yeterince yüksek olduğunda, en iyi görüntü kalitesini elde etmek için diyafram boyutunu, pozlama süresini ve aydınlatma açısı değişir. Şekil 2 (a) sıvı EGAIN ve yoğun bir süspansiyon hem kamera tarafından çekilen tipik görüntüleri gösterir. </li><li> (Şekil 2 (b)) ve 1 cm çapında uygun kaç piksel sayarak uzamsal çözünürlük hesaplamak görüş alanında bir cetvel yerleştirin. Yatay ve düşey doğrultular arasındaki çözünürlük farkı yok emin olun. </li><li> Yoğun süspansiyon damla paketleme kısmını ölçmek için 3 aşamalı bir süreç takip edin: <ol><li> Ent kütlesini ölçündarbeden sonra ire uyarısı doğru (doğru olarak tartılır edilebilir bir ölçü kabı içine düşmek düşürmek sağlayarak örneğin). </li><li> Daha sonra, bir ısıtıcı ile bütün solvent buharlaşır ve tanecik kütlesi elde etmek için tekrar uyarısı tartın. </li><li> Paketleme kısmını almak için parçacıklar ve sıvı hacmini hesaplayın. Tipik olarak, bu hacim fraksiyonu% 60 civarında olmalıdır. </li></ol></li><li> Gözlem yönü (alt ya da yan) göre, uygun kamerayı yerleştirin. Özellikle, aşağıdaki yan görünüm ya da alt görüntüleme için yansıtıcı aynanın aynı düzeyde substrata kamera koymak. </li></ol> 4. Video Kayıt ve Veri Toplama <ol><li> Görüntüleme kalibrasyon sonra, şırınga pompası yeniden başlatın. Aynı zamanda, çarpma işlemini izlemek için, kamera kontrol yazılımı açın. </li><li> Video uzunluğu kabaca yarısı post-tetikleme çerçeve numaralarını ayarlayın. Damla formu ve elle süslemek başladığında dikkatle izleyinger an kamera damla, memeden ayrılır zaman. Veri kayıt önce birkaç uygulama testleri gerçekleştirin. </li><li> Veriler kaydedildikten sonra, etkisini içeren kısmına videoyu aşağı düzeltme ve analiz için görüntü dizileri gibi video kaydedebilirsiniz. </li></ol> 5. Post Görüntü işleme ve Analiz <ol><li> O () Şekiller 3 (ab bakınız) ortalama piksel değeri keskin bir geçiş karşılık gelir yayılır gibi sıvı EGAIN hareketli ön bulmak için bir sınır algılama yöntemi kullanın. </li><li> Alt ve yan hem görüntüleri, yoğun süspansiyon sıçramasına başlangıcını belirler. </li><li> () Şekil 3 (C) bir uyarıyla kaçan bireysel partiküllerin izlerini elde etmek için partikül izleme algoritmaları gerçekleştirin. Daha sonra, bu yörüngeler arasındaki çıkarma hızı (Şekil 3 (d)) hesaplar. </li></ol>

<ol>
	<li>Chiechi, R. C., Weiss, E. A., Dickey, M. D., Whitsides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eutectic+Gallium-Indium+(EGaIn):+A+moldable+Liquid+Metal+for+Electrical+Characterization+of+Self-Assembled+Monolayers.">Eutectic Gallium-Indium (EGaIn): A moldable Liquid Metal for Electrical Characterization of Self-Assembled Monolayers.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 47, 142 (2008).</li><li>Fukumoto, M., Huang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flattening+Mechanism+in+Thermal+Sprayed+Ni+Particles+Impinging+on+Flat+Substrate+Surface.">Flattening Mechanism in Thermal Sprayed Ni Particles Impinging on Flat Substrate Surface.</a> J. Thermal Spray Tech. 8, (1999).</li><li>Seerden, K. A., Reis, N., Evans, J. R., Grant, P. S., Halloran, J. W., Derby, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ink-Jet+Printing+of+Wax-Based+Alumina+Suspensions.">Ink-Jet Printing of Wax-Based Alumina Suspensions.</a> J. Am. Ceram. Soc. 84, 2514 (2004).</li><li>Derby, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+printing+ceramics:+From+drops+to+solid.">Inkjet printing ceramics: From drops to solid.</a> J. Eur. Ceram. Soc. 31, 2543 (2011).</li><li>Xu, L., Zhang, W. W., Nagel, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drop+Splashing+on+a+Dry+Smooth+Surface.">Drop Splashing on a Dry Smooth Surface.</a> Phys. Rev. Lett. 94, (2005).</li><li>Clanet, C., Beguin, C., Richard, D., Quere, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maximal+deformation+of+an+impacting+drop.">Maximal deformation of an impacting drop.</a> J. Fluid. Mech. 517, 199 (2004).</li><li>Yarin, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drop+Impact+Dynamics:+Splashing+Spreading,+Receding,+Bouncing.">Drop Impact Dynamics: Splashing Spreading, Receding, Bouncing.</a> Annu. Rev. Fluid Mech. 38, 159 (2006).</li><li>Chandra, S., Avedisian, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+collision+of+a+droplet+with+a+solid+surface.">On the collision of a droplet with a solid surface.</a> Proc. R. Soc. Lond. A. 432, 13-41 (1991).</li><li>Versluis, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-speed+imaging+in+fluids.">High-speed imaging in fluids.</a> Exp. Fluids. 54, 1458 (2013).</li><li>Thoraval, M. -. J., Takehara, K., Etoh, T. G., Thoroddsen, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drop+impact+entrapment+of+bubble+rings.">Drop impact entrapment of bubble rings.</a> J. Fluid Mech. 724, 234-258 (2013).</li><li>Thoroddsen, S. T., Takehara, K., Etoh, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-splashing+by+drop+impacts.">Micro-splashing by drop impacts.</a> J. Fluid Mech. 706, 560-570 (2012).</li><li>Thoroddsen, S. T., Etoh, T. G., Takehara, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-speed+imaging+of+drops+and+bubble.">High-speed imaging of drops and bubble.</a> Ann. Rev. Fluid Mech. 40, 257-285 (2008).</li><li>Driscoll, M., Stevens, C. S., Nagel, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thin+film+formation+during+splashing+of+viscous+liquids.">Thin film formation during splashing of viscous liquids.</a> Phys. Rev. E. 82, (2010).</li><li>Pregent, S., Adams, S., Butler, M. F., Waigh, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+impact+and+deformation+of+a+viscoelastic+drop+at+the+air-liquid+interface.">The impact and deformation of a viscoelastic drop at the air-liquid interface.</a> J. Non-Newtonian Fluid Mech. 166, 831 (2011).</li><li>Xu, Q., Brown, E., Jaeger, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+dynamics+of+oxidized+liquid+metal+drops.">Impact dynamics of oxidized liquid metal drops.</a> Phys. Rev. E. 87, (2013).</li><li>Peters, I. R., Xu, Q., Jaeger, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Splashing+onset+in+dense+suspension+droplets.">Splashing onset in dense suspension droplets.</a> Phys. Rev. Lett. 111, (2013).</li><li>Luu, L., Forterre, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drop+impact+of+yield-stress+fluids.">Drop impact of yield-stress fluids.</a> J. Fluid Mech. 632, 301 (2009).</li><li>Xu, Q., Oudalov, N., Guo, Q., Jaeger, H., Brown, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+oxidation+on+the+mechanical+properties+of+liquid+gallium+and+eutectic+gallium-indium.">Effect of oxidation on the mechanical properties of liquid gallium and eutectic gallium-indium.</a> Phys. Fluids. 24, (2012).</li><li>Turitsyn, K. S., Lai, L., Zhang, W. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Asymmetric+Disconnection+of+an+Underwater+Air+Bubble:+Persistent+Neck+Vibrations+Evolve+into+a+smooth+Contact.">Asymmetric Disconnection of an Underwater Air Bubble: Persistent Neck Vibrations Evolve into a smooth Contact.</a> Phys. Rev. Lett. 103, (2009).</li><li>Miskin, M. Z., Jaeger, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet+Formation+and+Scaling+in+Dense+Suspensions.">Droplet Formation and Scaling in Dense Suspensions.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 109, 4389-4394 (2012).</li><li>Royer, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Birth+and+growth+of+a+granular+jet.">Birth and growth of a granular jet.</a> Phys. Rev. E. 78, (2008).</li><li>Paulsen, J. D., Burton, J. C., Nagel, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Viscous+to+Inertial+Crossover+in+Liquid+Drop+Coalescence.">Viscous to Inertial Crossover in Liquid Drop Coalescence.</a> Phys. Rev. Lett. 106, (2011).</li></ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Birkaç adım hızlı görüntüleme uygun yürütülmesi için kritik öneme sahiptir. Birincisi, kamera ve lens uygun kurmak ve kalibre edilmesi gerekir. Özellikle, yüksek uzamsal çözünürlük elde etmek amacıyla, lensin üreme oranı 1:1 civarındadır tutulmalıdır. Bu yoğun süspansiyonlar görüntülenmesi için özellikle önemlidir. Ayrıca, delik büyüklüğü görüntüleme için dikkatli bir şekilde seçilmiş olması gerekir. Örneğin, genel olarak yan gözlem alanında daha uzun bir derinlik, bu ...

Katı bir yüzey üzerine etki damla damla kesin bir kontrol yayılma ve sıçrama istendiği 3,4, mürekkep püskürtmeli baskı kullanarak elektronik imalat 1, sprey kaplama 2, ve katkı maddesi içeren bir çok üretim uygulamalarında önemli bir işlemdir. Ancak, damla etkisinin doğrudan gözlem iki nedenden dolayı teknik olarak zordur. Birincisi, bir zaman ölçeği içinde böyle optik mikroskoplar ve DSLR fotoğraf makineleri gibi geleneksel görüntüleme sistemleri, kolayca yansıması için çok kısa (~ 100 mikro-saniye) oluşur karmaşık bir dinamik bir süreçtir. Flaş fotoğrafçılık çok daha hızlı ders görüntünün kutu, ama zamanla evrim ayrıntılı analizi için gerekli olan, sürekli kayıt için izin vermez. İkincisi, darbe istikrarsızlıkların neden uzunluk ölçeği 10 mikron 5 kadar küçük olabilir. Bu nedenle, kantitatif darbe sürecini oldukça yüksek uzaysal çözünürlüğü ile birlikte ultra hızlı görüntüleme birleştiren bir sistemi incelemek için sık sıkİstenilen. Bu tür bir sistem, darbe 6-8 sonra küresel geometrik deformasyon üzerinde duruldu, ama bu tür sıçrama başlangıcı olarak erken zaman hakkında bilgi, etkisi ile ilişkili nonequilibrium süreçleri, toplamak edemedi damlacık etkisi erken çalışmalarının yokluğunda. Sıvıların 9,12 CMOS yüksek hızda videografisi son gelişmeler aşağı 1 mikro saniye olduğu aşağıda bir milyon fps ve pozlama süreleri kadar kare hızını itti. Ayrıca, yeni geliştirilen CCD görüntüleme teknikleri de bir milyon fps 9-12 yukarıdaki kare hızını zorlayabilir. Öte yandan uzamsal çözünürlük, büyütücü lensler 12 ile 1 mikron / piksel sırasına arttırılabilir. Bunun bir sonucu olarak, benzeri görülmemiş ayrıntılı olarak damla etki çeşitli aşamalarında ilgili fiziksel parametreleri geniş bir aralık etkisini araştırmak ve sistematik deney ve teori 5,13-16 karşılaştırmak mümkün hale gelmiştir. Örneğin, Newton tipi sıvılarda sıçramasına geçiş fou olduiçsel reoloji verim akışkanların gerilimi 17 yayılmasını dinamiklerini karar verir iken nd, atmosfer basıncında 5 tarafından ayarlanmalıdır. İşte basit ama güçlü, hızlı görüntüleme tekniği tanıttı ve darbe non-Newtonian akışkanların iki tip dinamiklerini incelemek için uygulanır: Sıvı metaller ve yoğun dolu süspansiyonlar. Havaya maruz kalma ile, esasen (cıva hariç) tüm sıvı metaller kendiliğinden kendi yüzeyinde bir oksit cilt geliştirmek olacaktır. Mekanik olarak, cilt etkili yüzey gerilimi ve metallerin 18 ıslatma yeteneğini ortadan bulunmuştur. Bir önceki yazıda 15, yazarların çeşitli kantitatif yayma sürecini okudu ve deri etkisi darbe dinamiklerini, darbe parametreleri ile maksimum yayılma yarıçapının özellikle ölçeklendirme nasıl etkilediğini açıklamak başardık. Sıvı metal, yüksek yüzey yansıtma sahip olduğu için, aydınlatma dikkat ayar görüntüleme gereklidir. Süspansiyonlar, birbir sıvı içinde küçük parçacıklardan oluşan re. Hatta basit Newton sıvılar için, özellikle de asılı partiküllerinin yüksek miktarda kısmını, yani yoğun süspansiyonlar, belirgin hale Newtonian olmayan davranışlar, partiküller sonuçlarının eklenmesi. Özel olarak, sıçrama başlangıcı bir süspansiyon damla pürüzsüz, sert bir yüzeye isabet önceki çalışmaları 16 incelenmiştir. Sıvı-parçacık ve parçacık-arası etkileşimleri hem basit sıvılardan Beklenenin anlamlı sıçrama davranışını değiştirebilir. Yüksek uzamsal çözünürlük gereklidir, bu deneylerde, 80 mikron kadar küçük parçacıkları izlemek için. Böyle yüksek temporal ve uzaysal çözünürlüğü, artı yan ve alttan hem de etkilerini gözlemlemek için yeteneği gibi çeşitli teknik gereksinimleri bir arada, hepsi burada anlatılan görüntüleme kurulum ile memnun olabilir. Standart bir protokol izlenerek, aşağıda açıklanan dinamik darbe araş olabilir,davranışı yayılması ve sıçraması için açıkça gösterildiği gibi, kontrollü bir şekilde 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

Akışkanlar mekaniği alanında, birçok dinamik süreçleri çok kısa bir zaman aralığında meydana ama aynı zamanda detaylı gözlem için yüksek uzaysal çözünürlüğü, geleneksel görüntüleme sistemleri ile gözlemlemek için zorlu hale senaryoları gerektirmez sadece. Bunlardan biri genellikle milisaniye onda biri içinde olur sıvıların damla etkisi vardır. Bu sorunun üstesinden gelmek için hızlı bir görüntüleme tekniği / aşağı 10 um görüntünün uzaysal çözünürlüğü getirmek için uzun çalışma mesafesi olan bir makro lens ile yüksek hızlı bir kamera (saniyede bir milyon kare yeteneğine) birleştiren tanıtıldı piksel. Görüntüleme tekniği kaydedilen videonun analizi, bu tür akış alanına yayılan mesafe ve sıçramasına hızı gibi ilgili akışkan dinamik miktarlarda, hassas ölçüm sağlar. Bu görselleştirme sisteminin yeteneklerini göstermek için, non-Newtonian akışkanların damlacıkları düz ve sert bir yüzeye çarpacak etki dinamikleri characte vardırrized. Iki durum olarak kabul edilir: oksitlenmiş sıvı metal damlacıkları için biz yayılan davranış odaklanmak ve yoğun paketlenmiş süspansiyonlar için biz sıçramasına başlangıcını belirler. Daha genel olarak, burada tanıtılan yüksek zamansal ve mekansal görüntüleme çözünürlük kombinasyonu microscale olayların geniş bir yelpazesinde hızlı dinamiğini çalışmak için avantajlar sunuyor.

Hızlı görüntüleme tekniği. Şekil yayılması ve çeşitli etki senaryoları için sıçramasına ölçmek için kullanılabilecek 4 (a), örneğin, farklı oksit ten gücü sıvı EGAIN için tipik etki görüntü dizilerini göstermektedir. Aynı memeden ve aynı düşen yükseklikte EGAIN kovarak, tekrarlanabilir çarpma hızı V 0 ile damlacıklar = ± 0.12 m / sn ve yarıçapı R 0 = 6.25 ± 0.10 mm 1.02 oluşturulmuştur. Sol sütun asit içinde yıkanm...

Watch this Scientific Journal Video about Fast Imaging Technique to Study Drop Impact Dynamics of Non-Newtonian Fluids at JoVE.com

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

Farklı fiziksel parametrelerin çok kısa bir süre (bir milisaniyeden daha az onda biri) üzerinde dinamiklerini etkileyebilecek beri non-Newtonian akışkanların Bırak etkisi karmaşık bir süreçtir. Bir hızlı görüntüleme tekniği farklı non-Newtonian akışkanların etkisi davranışlarını karakterize etmek amacıyla tanıtıldı.

Non-Newtonian Akışkanlar Bırak Etkisi Dynamics Eğitim Hızlı Görüntüleme Tekniği

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 ...

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

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Physics

Engineering

Unit 1

Fluid Mechanics

SCIENTISTS IN ACTION

12.2K Görüntüleme.  The University of Chicago.  Farklı fiziksel parametrelerin çok kısa bir süre (bir milisaniyeden daha az onda biri) üzerinde dinamiklerini etkileyebilecek beri non-Newtonian akışkanların Bırak etkisi karmaşık bir süreçtir. Bir hızlı görüntüleme tekniği farklı non-Newtonian akışkanların etkisi davranışlarını karakterize etmek amacıyla tanıtıldı. 

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

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.

Sınırlanmamış ve Sınırlı Yüzey Aktif Bazlı Kesme Viskoelastik Sıvılarda Küresel Parçacıkların Yerleşme Hızının Deneysel Ölçümü

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

Mühendislik

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.

Bir Hareketli Platform Görüntüleme Zaman çoğullama Süper Çözme Tekniği

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.

Silikon Doğrudan Gofret Yapıştırma ile Tek tip Nano ölçekli Boşlukların İmalatı

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.

Erken Güneş Sistemi Toz-agrega Çatışmayı Deneysel Simülasyon Laboratuvarı Bırak Towers

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.

Polar Dielektrik Sıvılar gelen elektrohidrodinamik Köprülerin Hazırlanması

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.

Plazmatronun ablatif Malzeme Test sırasında Emisyon Spektroskopik Sınır Tabaka İncelenmesi

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.

Sinkrotron Hızlı Tomografi ile Karbonat içinde Reaksiyon Dinamik Gözenek ölçekli Rezervuar-koşul Görüntüleme

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.

Dielektrik RheoSANS - Empedans, Reoloji ve Kompleks Sıvılar Küçük Açı Nötron Saçılma eşzamanlı Sorgulama

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.

Toprak karbon nötron-gama analizi statik ve modları tarama tarafından ölçümleri

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.

Katkıları için damlacık darbe dinamikleri ince akan sıvı filmler üzerinde dalgaların çalışmaya film denetimi

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