Bu çalışma Wetsus, sürdürülebilir su teknolojisi (www.wetsus.nl) için mükemmellik merkezi TTIW-işbirliği çerçevesinde gerçekleştirildi. Wetsus Ekonomik İşler, Avrupa Birliği Bölgesel Kalkınma Fonu, Fryslân İl, Leeuwarden Şehir ve &#39;Samenwerkingsverband Noord-Nederland EZ / Kompas programı &quot;Hollandalı Bakanlığı tarafından finanse edilmektedir. Yazarlar verimli tartışmalar ve mali destek için araştırma tema &quot;Uygulamalı Su Fizik&quot; katılımcıları teşekkür.

1. Genel Öneriler <ol><li> Elinden ter ve yağ kirlenmesini önlemek için deneyin set-up boyunca tek, pudrasız eldiven giyin. </li><li> Temizlik tüm cam, elektrotlar ve sıvı fazda çözünebilen kirleticilerin girişini önlemek için özel dikkat, çalışma kapsamında sıvıyı temas herhangi bir diğer parçalar. </li><li> Bir iletkenlik ölçer kullanılarak, deneyde kullanılır ve / sm ≤1 uS olduğunu teyit edilecek sıvının elektrik iletkenliğinin ölçülmesidir. </li></ol> 2. Deney Düzeneği <ol><li> Yatay köprü sistemi (Şekil 1a) <ol><li> Bir seviye olmayan bir iletken yüzey üzerinde yüksekliği ayarlanabilir platformlarda bir çift yerleştirin. Yerde bir platform düzeltmek ve 25 mm&#39;lik minimum seyahat sahip bir motorlu lineer çeviri sahnede diğer platformunu monte edin. </li><li> Güvenli yalıtım plakaları (Şekil 1a, bölüm j) inciAyarlanabilir platformlar e üst yüzey. Bunların her tarafta en az 10 mm çıkıntı platformlar, böylece büyük boy olan yalıtım levhaları kullanımı. Teflon, akrilik ya da pencere camı gibi yaygın malzemeler kullanılmaktadır. Planlanan en yüksek gerilimde bozulmayı önlemek için kalınlığını seçebilir. </li><li> Üretici talimatlarına göre yüksek gerilim güç kaynağı (Şekil 1a, parçasıdır m) bağlayın. </li><li> Yüksek gerilim ve zemin teller hem sonuna kadar lehim timsah klipleri. </li><li> Yalıtım platformlar üzerinde yatay olarak çıkıntı yapan yalıtım çubuğu ile stand halkası üzerine bükülmez yalıtıcı malzemeden yapılmış olan bir destek kolunun bir ucu sıkıştırma parçası. </li><li> Timsah klipleri aşağı yalıtılmış platformları üzerinde çıkıntı yani elektrik bandı, naylon tel bağları, ya da diğer uygun araçlarla birkaç tamamladı birini kullanarak destek kollarına zemin ve yüksek gerilim kablolarını bağlayın. </li><li> Klip, bir platin elektrot (Şekil 1a, parçasıdır k) Iki timsah klipler her birine. </li><li> Yüksek gerilim kablosu sabit platformun üzerinde ve topraklama kablosu hareketli platform üzerinde olması, böylece destek kolları yerleştirin. </li></ol></li><li> Dikey köprü sistemi (Şekil 1b) <ol><li> Kelepçe 25 mm&#39;lik bir en az yolculuk, böylece doğrusal bir çevrim aşamasına iletken olmayan bağlayınız. Gemi topraklama telinin bağlı olacak (Şekil 1b, bölüm i) tutmak için bu kelepçe kullanın. </li><li> Bir dikey sert destek yapısına bu düzeneği monte edin. </li><li> Doğrultusunda ve doğrusal için sahneye destek altında benzer bir iletken olmayan bağlayınız. Yüksek voltaj kablosuna bağlı olacaktır kabı tutmak için bu kelepçe kullanın. </li></ol></li><li> &quot;Ölü-sopa&quot; Make (için Şekil 1c bakınız) <ol><li> (Şekil ve örneğin 30-40 cm uzunluğunda, cam ya da plastik bir kol gibi iletken olmayan katı bir malzemeden bir parça elde edilir# 160; 1c, bölüm p). </li><li> Bir çapraz çizgiler veya başka bir şekilde tespit materyalde uygulanan elektrik bandı (Şekil 1c&#39;de, bölüm R) birkaç paketleriyle çubuğun bir ucuna iletken 10-15 cm uzunluğunda metal (Şekil 1c&#39;de, bölüm k) bir parça takın. </li><li> Güç kaynağı devresi tasima önce boşaltılan emin olmak için kapatıldıktan sonra, metal ucu ile yüksek gerilim ve toprak elektrotları köprü &quot;ölü-sopa&quot; kullanın. </li></ol></li></ol> Sıvı Köprülerin 3. Operasyon <ol><li> Yatay Sıvı Köprüler <ol><li> Beher emzik ya da kenarının 1-5 mm dahilinde yüzeyini getirmek için yeterli sıvı ile her bir damarı (Şekil 1a, bölüm i) doldurun. Bu tasvirde kullanılan kaplar (çapı 60 mm) için, sıvı su için 67 g, DMSO için 74 g, ya da gliserol 84.4 g kullanın. </li><li> Onlar PHYS şekilde yalıtım platformu üzerine 2 damarları yerleştirinically gibi fışkırtır gibi tek bir yerde birbirlerine temas ama düz duvar jant de çalışacaktır. </li><li> Sadece sıvı platin elektrot değil timsah klibi veya tel irtibata geçecektir böylece platform yükseklikleri ayarlayın. Çıkan köprü yatay seviyede olacak şekilde, dikey hizalama dikkat edin. </li><li> Bu köprü oluşturacak temas konumundan 15 mm&#39;lik bir böylece sıvı dolu kaplar içine platin elektrotları yerleştirin. Not: Genellikle elektrodlar teknenin merkezi ve gemiler iki temas yerden uzağa duvar arasına yerleştirilir. </li></ol></li><li> Dikey Sıvı Köprüler <ol><li> Şekil 1b i parçası gösterildiği gibi bir sıvı portu ile iki temiz, kapalı kapları kullanın. </li><li> Sıkışmış hava kabarcıkları vardır, böylece çalışmanın altında sıvı ile her bir damarı doldurun. </li><li> Her bir teknenin içine bir elektrot (Şekil 1b, parça k) yerleştirin ve kapatın cap yerinde tutmak için sıvı. </li><li> Açıklıklar birbirine doğru işaret öyle ki (2.2 bakınız) iletken olmayan kelepçe içine iki kapalı damarları monte edin. </li><li> Kavisli bir sıvı yüzey, cam ağız birkaç milimetre üzerinde çıkıntı yapacak şekilde, alt tüpün ağzına sıvı birkaç damla ekleyin. </li><li> Sadece iletişim alt bir küçük kılcal köprüsü oluşturan, böylece aşağı doğru üst tekne getirin. </li><li> Alt kabın (sabit) bir elektrot ucu ve üst (çeviri) kabına zemine olan güç kaynağı, yüksek voltaj çıkışı (Şekil 1b, kısım m) takın. </li></ol></li><li> Yüksek Gerilim İşlemleri <ol><li> Genel Hususlar <ol><li> Hiçbir sıvı havuzları, sinema, ya da damlacıklar yalıtım platformlarda mevcut tüm yüzeyler kuru olduğunu onaylamak ve daha fazla ilerlemeden önce. </li><li> Deney güç uygulamadan önce herhangi bir kısa devre olduğunu teyit ve hiçbir zemin p olduğunupersonel veya ekipman enerji yüzeyleri ile temas neden olabilir ATHS mevcut. Tüm prosedürleri takip ve yüksek gerilim güç kaynağı üreticisi tarafından yayınlanan uyarıları gözlemlemek emin olun. Şüpheniz kalifiye elektrik güvenlik personelinin danışın. </li><li> Gücünü uygulayarak önce güç kaynağının kutuplarını (seçilebilir) kurun. Bu daha kararlı bir köprü içerir Tipik olarak, pozitif gerilim polaritesini kullanın. Not: negatif kutup, elektronları batan yerine kaynak nedeniyle fonksiyonel farkı için kullanılabilir, ancak her iki eğilimi önemli ölçüde dielektrik sıvı 48 ve fiziksel özelliklerini etkiler belirgin bir uzay yükü etkileri elde etmek ve deneme alanında lokal yük yoğunluğunu etkiler edilebilir yüksek potansiyeller altında aşırı yük olarak yalıtkan destek yapıları çevreleyen üzerine püskürtülür. </li><li> Akım fazla 5-6 den mA sağlayacak şekilde güç kaynağındaki akım sınırı açın. </li></ol> &lt;/ Li&gt; <li> Rampa veya adım - uygulanabilir iki gerilim profillerden birini seçin. <ol><li> Birinci başlangıç ​​ve sıvının performans özellikleri henüz bilinmemektedir zaman, bir voltaj rampası kullanın. <ol><li> 0 kV sağlamak için güç kaynağı voltaj sınırı aşağı çevirin. </li><li> Güç kaynağı çıkışını etkinleştirin ve yavaş yavaş yaklaşık 250 V / sn hızında voltaj sınırı artmaya başlar. </li><li> Köprüsü meydana geldiği ateşleme voltajı dikkat edin, bu yaklaşık ateşleme eşik voltajı (V t). </li></ol></li><li> Sisteme hızlı voltaj uygulamak için bir voltaj adımı kullanır. <ol><li> (3.3.2.1.3 bakınız) çalışma kapsamında sıvı sistemi için gerilim rampası ile belirlenmiştir kontak eşiğinin üzerinde istenen değere güç kaynağı voltajı limiti ayarlayın. </li><li> Güç kaynağı çıkışını etkinleştirin. Bir voltaj adımını, ark veya damlacıkların ejeksiyon neden olabilir ve çok sayıda kendiliğinden gerektirebilir: NOTsabit bir köprü oluşmadan önce conds. Birkaç saniyeden fazla devam etmesine izin eğer Ark artan sıvı iletkenliği sonuçlanan ozon ve peroksit üretecek. Bu ark bir sorun olup olmadığını taze malzeme ile sıvıyı yerine tavsiye edilir. </li></ol></li></ol></li><li> Kontağı aşağıdaki köprüyü stabilize. <ol><li> Iki damar arasındaki sıvı akışı gözlemleyerek köprü ateşlemeyi onaylayın. Not: Bu, 8-10 kV arasında, tipik olarak ortaya çıkar ve kullanılan sıvı bağlı olarak 250-500 uA arasındaki akım iletimini eşlik edecektir. </li><li> Dinle akım tüketimi ~ 1.000 uA ile 10-15 kV gerilimi artırarak uzantısı için köprü. NOT: gerçek değeri kullanılan sıvı bağlıdır. </li><li> Yaklaşık 1 mm başına 1 kV bir mesafeye köprü uzatın 15 kV için, örneğin 15 mm gerilim uygulanır. Gerekli ayar durumunda köprü, ayrıca deney gereksinimlerine bağlı olarak değişebilir. NOT: Stabil bir köprü can kaç saat var. </li></ol></li></ol></li><li> Kapatma İşlemleri <ol><li> Yüksek gerilim güç kaynağı üzerinde çıkışını devre dışı bırakarak köprü söndürün. Güç kaynağı kapasitörler deşarj ve gerilim okuma sıfıra düşmesi için birkaç saniye bekleyin. </li><li> Kısa önceden enerjili parça taşıma öncesinde elektrot tutucu bölümünde 1.3 inşa &quot;ölü-sopa&quot; kullanın. </li></ol></li></ol> 4. Görüntüleme <ol><li> Fringe Projeksiyon <ol><li> Şeffaf film üzerine siyah çizgili yazdırarak bir ikili saçak tabak hazırlayın ve yanardöner difüzör ekran bu yapıştırmayın. Bu Örneğin, bir A4 (yani 297 mm x 210 mm) saçak plakası kullanabilirsiniz. </li><li> Saçaklar tüm deneysel set-up yansıtılıyor böylece arka ışık önünde saçak plaka koyun. </li><li> Tutanak ya hala görüntüleri veya dijital kameralar herhangi bir numarayı kullanarak saçak deseni filmleri. </li><li> Parça değişiklikleri in, sıvı yüzeyi hem de 4.1.3 kaydedilen görüntüleri analiz ederek subtending sıvının optik yol uzunluğu değişir. NOT: gözlenen değişikliklerin kantitatif analizi gibi serbestçe kullanılabilir IDEA programı 49 gibi çeşitli yazılım paketleri kullanılarak saçak değerlendirilmesi ile yapılır. Belirli ayrıntıları ve saçak analiz düşünceler başka 49-51 kaplıdır. </li></ol></li><li> Termografik Görüntüleme <ol><li> Üreticinin talimatlarına göre termografik kameranın dinamik aralığı ayarlayın. Not: Genellikle, iki noktalı bir kalibrasyon beklenen sıcaklık aralığını kapsamına almaktadır İyi ısı çözünürlüğü sağlamak için yeterlidir. En çok sıvı köprülerin 20-50 ° C bir sıcaklık aralığında çalışır. </li><li> Deney için uygun sıcaklıklarda incelenen bir sıvı hacminin açık yüzey görüntüleme tarafından yayma düzeltme ve sıcaklık kalibrasyon yapın. <ol><li> Özdeş bir gemi doldurunbu, oda sıcaklığında çalışılan sıvı ile deney düzeneği olarak kullanılır. </li><li> Böyle bir K tipi bir termokupl gibi daldırma thermoprobe kullanarak sıvının sıcaklığını ölçer. </li><li> Kızılötesi içindeki sıvının bir görüntü kaydedilir. </li><li> Sıcak bir levha veya mikrodalga kullanılarak da köprü beklenen sıcaklıklara sıvının sıcaklığını yükseltir. Not: Bu, sıvının kaynama noktasının altında, tipik olarak en fazla 10 ° C (örneğin, su, 90 ° C). </li><li> Tekrar 4.2.2.2 ve yükseltilmiş sıcaklık sıvı 4.2.2.3 yineleyin. </li></ol></li><li> Kaydedilen yüzey alanını en üst düzeye çıkarmak için hafifçe dikey köprü ile yatay bir köprü ve seviyesinden kamera yerleştirin. NOT: nedeniyle orta güçlü emilimi ve en polar sıvılar ile kızılötesi radyasyon dalga, uzun, sadece yüzey sıcaklığı dağılımı görünür olacaktır. </li><li> Başlayan köprü sistemi Record kızılötesi önce po çıkışları sağlayan etmekwer arz ve deney sonucuna veya kamera tamponu dolu olduğu kadar, devam. </li></ol></li></ol>

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

Istikrarlı ve sağlam EHD sıvı köprülerin başarılı oluşumu bazı basit ama önemli ayrıntılar ödenecek dikkat gerektirir. Bu çözeltilerin iyonik iletkenlik uygulama (örneğin, 1-5 mS / cm) kadar düşük olması gerekmektedir. Su kirliliği, belirli polar sıvılar (örneğin, gliserol) için artan iletkenlik neden olabilir farkında olun. Yüzey kirlenme veya ark kaynaklı yanık işaretleri ücretsiz züccaciye sadece kullanımı, tüm iyi züccaciye dikkatli durulamaya dikkat yıkayın. Genel olarak deney karışmasını deri yağlarını ve tuzları önlemek için herhangi bir işleme ekipmanı zaman eldiven giymek iyi bir uygulamadır. Elektrotlar üzerinde çalışılan bir çözücü içinde bir kaç dakika için sonike edilmiş olmalıdır ve bu yüksek akım değerleri ile 30-45 dakika süreyle bir uzamama köprü çalıştırarak &quot;izi&quot; (örneğin, 3-5 mA) orta elektrot azaltmak için olması önerilir reaksiyonları. Yüksek saflıkta (örneğin,&gt;% 99.9) Değerli metaller elektrot malzemeleri olarak en iyi şekilde çalışır ve bir lokal ısınmayı azaltmak için 10 A / m? Düşük akım yoğunlukları muhafaza edecek şekilde yeterli yüzey alanına sahip olmalıdır. Zayıf istikrar var veya başlatmak için zor köprülerin durumunda alternatif akım yolu izin verebilirsiniz sıvı hiçbir yabancı havuzları vardır o ilk iletkenliği ~ 1 us / cm onaylamak için tavsiye edilir. Genelde tüm yüzeyler mümkün olduğunca kuru olması damarları ve yalıtım levhaları arasında oluşabilir ince filmler, özel bir dikkat önerilir. Ark kesme gücü oluşur ve voltaj değerini düşürmek ise sürekli ark köprü istikrarı azaltmak ya da hep birlikte köprü ateşlemeyi engelleyebilir etkilenen alanların &quot;karbonizasyon&quot; neden olur gücü yeniden uygulayın. Güç eşik geriliminin üzerinde sistemi ve herhangi bir köprü oluşturur uygulanırsa, izolasyonlu bir cam çubuk th doğru yukarı doğru sıvı çekilmesi için kullanılabiliriki damar arasındaki E irtibat noktaları (örneğin, beher bardak uçları). Sistemi davranmaya devam ederse istikrarsız bir moda ekipmanları temizlemek ve taze sıvı ile tekrar başlatın. Bu başarısız, büyük metal nesneler, köprü ve / veya onu destekleyen elektrik alanını bozabilir statik yük, ya da güçlü hava akımları desteklemek malzeme olarak çevre envanterini almak için tavsiye edilir. Deney sistemi kolaylıkla en laboratuarlarında yaygın olarak kullanılan malzemeler uygun şekilde modifiye edilir. Sıvı konteyner hemen hemen herhangi bir uygun malzeme ve özel dikkat da kabın ya da elektrik arkı durumunda sıvı fazının yanıcılığı dikkat edilmelidir arasında olabilir; yakıldığında örneğin teflon zararlı gazlar oluşturur. Elektrot şekli, yerleştirme ve malzeme de belirli bir set-up kısıtlamaları uyacak şekilde değiştirilebilir. Folyodan imal Tipik haliyle düzlemsel bir elektrot kullanılır fakat tel de akım yoğunluğu kılavuzlar sürece kullanılabilir<html> dikkate alınır. Uygulanan elektrik alanı, saf DC saf AC olabilir, AC veya DC bastırılmaktadır. Tüm 20 Hz arasında ve orta gerilimler için 20 kHz kadar bir tepki frekans aralığını tanımlamak dielektrik (EWOD) üzerine electrowetting üzerine literatürde tarif sıvılar ve dielektroforez (DEP) 9 frekans bağımlı yanıt aralığında sıvı köprüler üretecek. Bu açıkça test edilmemiştir ve bazı işçiler 50 Hz 42 olmak AC dikey köprüler için alt limiti bildirilmesine rağmen yüksek frekans aralıkları da köprüler oluşturabilir. Yerçekimi Yönlendirme kolayca sürece bir sistem uygulanan bir elektrik alanı olmadan stabil olan sıvı yüzeyleri sağlamak üzere tasarlanabilir olarak modifiye edilir. Deneyler, bu köprü bir sıvı köprü güçler hassas bir dengeyi korur yerçekimi stabilize edici etkisi üzerinde bir bağımlılığı sahip olduğunu göstermiştir yerçekimi 41 yokluğunda gerçekleştirilmiştir. ent &quot;&gt; EHD sıvı köprüler birçok doğal bilim uygulamaları repertuarına eklenebilir yeni bir araçtır. Onlar dışarıdan uygulanan elektrik alanlar ile toplu ve yüzey güçlerin etkileşimi keşif izin. Onlar yeni araçları incelemek için fırsat açın Değişik sıvılar 37 karıştırılması; değişen kimyasal reaksiyon kinetiği 52 proton nakliye 44,45 ve 53, bu koşullar biyolojik sistemlerin tepkisini incelemek ilave olarak, bu köprüler, daha önce yeni vermiştir herhangi bir fiziksel olarak subtending bir yapı olmaksızın, sıvı yüzeyine doğrudan erişim sağlar. sıvı su 28 dinamiklerine spektroskopik bilgi ve sadece yeni bir toplu özellikler tamamen yeni bir yöntem ile sıvı-sıvı faz geçişleri 54 incelemek için 31 ortaya ama potansiyelinde, burada, elektriksel olarak kontrol edilen durum şalterinin varlığına. yaygın endüstriyel uygulamayı ima EHD işlemlerin (örneğin, </e&gt; m, bu yakından müttefik olayların daha fazla çalışma yararlanabilir kesinlikle) 26 electrospinning ve 32,33 yöntemleri elektrospreyi.

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

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

Erratum: The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids

Elektrik alanları ve malzeme kütlesi içinde gelişen kuvvetlerinin bir dizi sıvı madde sonuçlar arasında etkileşim. Gerçek sıvı bir dielektrik sistemlerde göz ardı edilemeyecek alan gradyanlar ve simetri kırılması geometrileri görünüşte özgü etkileri arasında bir sayı ile sonuçlanmaktadır. Hertz, sıvı-katı dielektrik sistemlerde 1 dönme hareketini nota ilk biriydi. Spinal akışkanlar arasındaki ara yüzey gerilimi, sadece bir dış elektrik alanı uygulanması ile değişmediği, ancak bu değişiklik, sıvı vücuda kuvvetlerinin efor neden olduğunu ve dönme hareketini başlatmak için 2 kullanılabilir görülmektedir. Armstrong Fuchs ve ortak çalışanlar kütle ve yük taşıma mekaniği 4,5 araştırdı ve bu köprülerin oluşturan hangi mekanizmaların ciddi bilimsel araştırmayı yeniden açıldığında, yakın zamana kadar esrarengiz bir parti hüner kalmıştır 1893 3&#39;de yüzen su köprü keşfetti. Elektrik alanları abilit varparalel plaka elektrotlar arasında dielektrik sıvı yükselişte Pellat işi olarak yerçekimi kuvvetine karşı sıvıların kaldırma y 6 gösterir. Bu işlem, bir kaldırma frekans bağımlılığını gösterir ve nihai olarak Maxwell gerilme tensörü 7 ile tarif edilebilir. Bir dielektrik (EWOD) üzerine electrowetting benzer frekans bağımlılığı 8 ve dielektroforetik (DEP) kütle akışı 9 gösteriyor AC şartlar altında elektrohidrodinamik (EHD) sıvı köprüleri ile ilişkili sıvı seviyesi yükselişi göz önüne alındığında bu önemlidir. Ayrıca, yüksek potansiyel elektrik alanların uygulanması sıvı püskürtme parçalamak kontrol etmek açısından önemlidir ve sıvı ile elektrik alanının etkileşimi elektrosprey atomizasyon 10,11 endüstriyel açıdan önemli işlemini anlamak için gereklidir. Harici bir elektrik alanı, yalnızca yüzey enerjisini etkilemez. Nedeniyle polarizasyonu ve kesme stresi aksiyonuna, kalıpların akışoluşturulacaktır. Bunun bir örneği, homojen olmayan elektrik alanlarının mevcudiyetinde sıvıların dolaşımıdır. Bu vesile electroconvective akımlar kayma gerilmeleri tarafından yönlendirilen sıvı dökme kurulmuştur. Sumoto bir sıvı motorlu bir polar sıvı ya da polar olmayan bir dielektrik banyo içine batırıldığı ve homojen olmayan bir elektrik alanı 12 içine yerleştirilmiş bir metal çubuk ihtiva eden bir cam ya da rotor kullanılarak inşa edilebileceği gösterilmiştir. Okano tarafından daha sonra analiz sadece nitel deney sonuçlarını maç olabilir rotasyon sorunu çözmek için homojen bir alan yaklaşım 13 kullanılır ve tekil kütle olarak yanıt dielektrik sıvı gerekli. Konuyla ilgili diğer araştırmacılar, yanlışlıkla rapor olarak tamamen noktası cevapsız ve Pellat 17 öncülüğünü elektrik alan çalışmalarına tepki olarak 14-16 artacak bir sıvı seviyesi olarak Sumoto etkisini araştırdı. Ücret yerleşebilen işlemi için kırılma yüzeyi simetri önemi ve oluşturulan kesme stress 18, sıvı EHD köprü üzerinde araştırma kavramak esastır. Süreklilik Elektromekanik 19 Melcher en tez toplu sıvıları tedavisi için tam bir teorik zemin sağlar ve izotropik homojen sınırı içinde serbest yüzeyleri kolaylaştırır. Yüzeylerinin önemi daha da kütle hareketi oluşturmak için kesme stresi simetri sonuç kaybı olarak sürekli açısından yine de açıktır. Polarize ve yüzeye yaklaşım üzerine elde edilen tepkisel kuvvete tabi olabilir ayrı cep sıvı hacimleri genel durumu olarak ele alındığında, elektrik alan etkileşim her iki Navier Stokes ve Bernoulli 20 7,21,22 ilişkilere ikame edilebilir sıvı köprüler dahil EHD akış fenomenlerin sayıda açıklamak için. Sıvı köprülerden daha fazla çalışma 23-25, mikro ve nano-malzeme işleme 26-28, ilaç dağıtım 29 baskı mürekkep püskürtmeli olarak EHD tabanlı teknolojilerin bir dizi artırabilir, 30, biyomedikal uygulamaları 31,32, ve tuzdan arındırma 33. Burada tarif edilen yöntemler, molekülleri bir dipol momentine sahip olan kalıcı bir polar sıvı içinde bulunan sıvı EHD köprülerinin oluşturulmasına erişim sağlar. Bu şekilde dielektrik geçirgenlik yerel bir değişim elde dipol nüfusun kısmi bir polarizasyon uygulanan homojen olmayan bir elektrik alanı sonuçlar ayrıca alan gradyanı 18,34,35 takviye edici. Bu polarizasyon, uygulanan alanın nispi yoğunluğu bağlı olarak, sonunda bir köprü oluşumu ile elde edilen çeşitli sıvı yanıtlar (bakınız Şekiller 4-7) bir dizi oluşturacak olan bir yer değiştirme kuvvetine yol açar. Sıvı aynı zamanda, elektrot üzerinde keskin bir kenar mevcut olduğu yerde, bir Taylor durumlarda özellikle elektrot yüzeyleri boyunca akar 22,36 geliştirecektir. Keskin kenarlarında ücret enjeksiyon olasılığı da var ve tutarlıBöylece Sumoto etkisi 12 ile birlikte sıvı bağlayıcı köprü sistemi sıvı dökme 22 electroconvective akımlarını üretmek heterocharge tabakalarının oluşumu. Köprüler için yönetim EHD ilişkiler yoğun su ve diğer polar sıvılar 22,36-38 için başka bir yere kaplıdır. Bu teorik yaklaşımlar deneysel verileri yaklaşırken dikkat edilmesi gereken bazı sınırlamalar muzdarip. Maxwell gerilme tensörü işleme alanı 36 çoktürellik hem de sıvı köprü olmayan muntazamlıklara karşı duyarsızdır. Saf EHD yaklaşım 37 electrogravitational numarası ve köprü boy oranına ilişkisi kararlı durum tanımları sağlar; Ancak akış dinamikleri ve geçici önemli olayları (örneğin, köprü oluşturma) öngörülmez. Köprünün stabilitesini analiz ve önceden Marín &amp; Lohse&#39;ye 37 tarafından yayınlanan burada elde edildiğinde üç boyutsuz sayılar yararlıdır </s&gt; kadar. Electrocapillary numarası (Ca E), elektrikli ve kılcal güçler arasındaki oran olarak tanımlanır ki bu: <img alt="Denklem 1" fo:content-width="2in" src="/files/ftp_upload/51819/51819eq1.jpg" width="200" /> ε 0 vakum dielektrik olduğu, ε sıvının nispi dielektrik geçirgenliğe r, E t, köprü üzerinden elektrik alanıdır, γ yüzey gerilimi, D S ve M şekilde çapının yatay ve dikey çıkıntılar olmasıdır ortalama çapı D m elde edilir. Bond numarası (Bo), yerçekimi ve kapillar kuvvetler arasındaki dengeyi açıklar: <img alt="Denklem 2" fo:content-width="1.5in" src="/files/ftp_upload/51819/51819eq2.jpg" width="150" /> g yerçekimi ivmesi nerede, ben ücretsiz köprü uzunluğu ve V köprü birimdir. Arasındaki ilişkiyerçekimi, kılcal kuvvetler ve elektrik electrogravitational numarası G E ile ifade edilebilir: <img alt="Denklem 3" fo:content-width="2in" src="/files/ftp_upload/51819/51819eq3.jpg" width="200" /> Köprü üzerinden akan akım kesit alanına ve dolayısıyla çapı ile ilgili ise, bir köprü, maksimum uzayabilirlik uygulanan voltaj ile ilgilidir. Bu ilişkiler, köprü hacmi belirlemek ve böylece herhangi bir çalışma, sıvı köprü için istikrar bölgeyi tanımlamak, kuple edilir. Su köprü için karakteristik eğrileri uygulanan alan yüzey gerilim kuvvetlerini ve köprünün kitlesel sızıntı sonuçlanan çok büyük olduğu üzerinde bir üst eşik aşmak için çok zayıf, altında bir alt eşik gösteren Şekil 3&#39;te verildiği ileri parçalanır alan ve köprü rüptürü sonuçları. Daha genel tedavipolar çözücüler 19,22 sıvı köprülerin oluşması basınç süresine eklenir elektrik değiştirme koşullar değiştirilmiş bir Bernoulli denklemi bağlamında akış dinamiklerini yöneten kuvvetler tahmin köprü ile çalışan basınç ve koşulları içerir. Ayrıca iyon istikrar 24 için Onsager ilişki denge pompalama yönü ve termal emisyon deneysel gözlemlerle uyum kurulmuştur. Polar sıvılar bir dizi su da dahil olmak üzere araştırılmıştır düşük alifatik alkoller (örneğin, metanol), poli-alkoller (örneğin, gliserol), dimetilsülfoksit (DMSO), ve diğer polar organik (örneğin, dimetilformamid). Polar olmayan sıvılar dielektrik (örneğin, heksan) köprüsü oluşumunu göstermezler. Köprüleri destekleyebilen dielektrik sıvılar çok iyi bir başlangıç ​​noktası fo kurmak fiziksel parametrelerin iyi tanımlanmış bir grup içinde 8,22,37 yalan incelenmiştir Bu şekilder daha fazla deneye: Düşük iletkenlik (σ &lt;5 mS / cm), orta statik göreli geçirgenliği (ε = 20-80), yüksek yüzey gerilimi (γ = 21-72 m / Nm) orta. İlginç viskozitelerdeki geniş bir yelpazede (η = 0,3-987 mPa sn) gibi köprülerde iş. Gliserol gibi yeterince yüksek viskoziteli sıvılar o sıvı dökme (bakınız Şekil 5) doğrudan bir köprü çekmek mümkündür ve dielektroforetik kuvvetleri ve sıvı köprüler arasında önemli bir bağlantı vardır. İyonik çözümler (örneğin, NaCI (aq)), köprünün sıcaklık artışı uygulanan gerilim oranına uzunluğu azaltabilir ve genişleme azaltmak için gösterilmiştir oluşumu ve önceki çalışmalarda 40 köprülemek yüksek oranda farklı bulunmaktadır. Bu davranış, büyük ölçüde sıvı hacmi elemanları ve elektrik alanı arasındaki kuplaj azaltır şarj koruyucu çözülmüş iyon etkisi hem de yüksek akım iletimini atfedilir. &lt;electrostriction eşlik gerekli basınç şartları sadece sıvı ara 21 bulunurlar çünkü süreklilik seviyesi EHD fenomenler hakkında p class = &quot;jove_content&quot;&gt; basitçe ortaya çıkar. Ayrıca, EHD sıvı köprülerin istikrar ve sistemdeki arayüzler istikrar arasında bir ilişki vardır. Düşük ağırlık deneyler 41 ayrı köprü gözyaşı bir kuvvet genişleyen yüzey alan durumunda. Yüzeyi çok sınırlı ya da aynı şekilde eğer subtending temas alanı küçük köprü olasılıkla kararsızlıklarına gelişecektir. Bu, boru ile ya da bir elektrod yüzeyinden yukarı doğru çekilir dik köprü durumunda beslendiği köprülerde tasvir edilebilir - bu durumda burada bulunan karakteristik akış dinamiklerini eksikliği bu şekilde elde edilen köprüler, uzun dönem işletim daha az kararlı olduklarını Her iki rezervuarlar ücretsiz büyük bir yüzey alanına sahiptir. Olan bağlantıları sıvı haznesine boru gösteri i içinde hapsedilir Köprülerncreased termal birikimi ve düşen yüzey gerilimi. Bir hava arayüzü kendiliğinden tüpü içinde oluşturacak tipiktir. Bu durum, her iki sınır azami uzama hem de kapalı sıvı köprüler için köprünün ortalama ömrü. Herhangi bir köprü sıvı yatak istirahatı, böyle bir hızlandırma voltajında ​​devam edecek ise açık yüzey suyu tercihen bir köprü sisteminin elektrosprey modunda içine geçişler 35 kV, 35 mm uzunluğa kadar uzatılabilir. Hortumu beslenmektedir sistemlerinde kullanım süresi, tipik olarak 2 saat daha azdır Bunun gibi serbest yüzey su köprü, kontrol edilen koşullar altında 10 saat yaklaşan stabilite ömrü vardır. EHD fenomen genellikle sadece süreklilik seviyede kabul edilir. Sıvı köprülerden moleküler çalışmalar temelinde sınırlı sayıda gerçekleştirilmiştir. Dikey AC köprüleri kullanarak bir Raman çalışmada 42 kütle su ile karşılaştırıldığında molekül-arası OH germe bandı incelenmiştir. Sc bazı değişikliklerElektrik alanının uygulanmasından sonra içeriğinde değişikler yapmak profilleri yapısal kökene sahip olduğu gösterilmiştir. Bir yüzen su köprü 43 bir HDO içinde ihtiva HDO moleküllerinin OH germe titreşim titreşim süresi üzerinde çok hızlı orta kızıl ötesi spektroskopi kullanılarak pompa sistemi: D2O su köprü HDO molekülleri için daha kısa (630 ± 50 FSEC) olduğu bulunmuştur kütle HDO: D 2 O (FSEC 740 ± 40) tersine ise, titreşim gevşeme aşağıdaki termalizasyon dinamik yük HDO göre (1500 ± 400 FSEC) nispeten yavaştır: D 2 O (250 ± 90 FSEC). Enerji gevşeme dinamiğinde bu farklılıklar çok su köprüsü ve hacimli bir su moleküler bir ölçekte farklı olduğunu göstermektedir. Ayrıca, yüzen su köprünün kızılötesi emisyon üzerine bir araştırma proton iletim bandının 44 zemin durumuna uyarılmış halde bir geçiş nedeniyle olabilecek bir termal olmayan özelliğini ortaya koymuştur. Daha yakın zamanda yapılan bir çalışma, Raman önce bildirilmiştirDC su içinde köprü 45&#39;in iç ve dış gövde arasındaki lokal pH göreceli bir farkla göstergesidir spektrumları olarak, radyal bir dağıtım vardır köprü ö. EHD sıvı köprüler içinde fiziksel özelliklerinin radyal dağılımı daha fazla sıcaklık ve yoğunluk profilleri zıt radyal dağılımları veren ve açıklanmıştır iki serbestlik moleküler derece gradyanı ya da sekonder faz varlığı ile UV inelastik olabilir saçılma deneylerinde 46 tarafından desteklenmektedir nano kabarcıklar gibi. Engellenen dönüş kavramı (yani salınımlarda) kızılötesi emisyon spektrumları 44 desteklenir ise, daha sonra, bir kavram küçük açı X-ışını saçılması çalışma 47 tarafından desteklenmez. EHD sıvı köprülerde tercihli akış yönü otomatik ayrışma kinetiği değişikliklerden kaynaklanmaktadır. Onsager&#39;in çalışmaları ile anlaşarak bu bulgu, moleküler ve sürekli seviye olayları bağlamak için umut vaat &lt;sup&gt; 22. EHD fenomenine moleküler düzeyde için bir başka kanıt, bir dielektrik damlacık termal emisyon artan elektriksel alana tepki olarak yerel olarak azalır ve bir köprü başlangıcından hemen önce ulaştığı en az gözlem bulunur (bakınız Şekil 7). EHD sıvı köprüler birden uzunluk ölçeklerinde güçler arasındaki etkileşimi incelemek için bir fırsat sunmak ve destekler yerçekimi herhangi bir doğrultu ile sıvı bir dizi köprü bu tür üretmek için standart bir yöntem sağlar, bu çalışmanın özel amacı Daha önce tartışılan karakteristik olayların tam set çıkması.

<table><tbody><tr><td>Borosilicate Crystallization Dishes</td><td>VWR</td><td>216-0064</td><td></td></tr><tr><td>Double walled roundbottom flask with GL14 and GL8 openings along with 6 mm spherical joint port</td><td>LGS</td><td>SP757102a</td><td>Custom glassware with minimum two openings one for electrode, one for bridge spout.</td></tr><tr><td>Adjustable Platforms</td><td>Rudolf Grauer AG</td><td>Swiss Boy 115</td><td></td></tr><tr><td>Motion Translation Stage</td><td>Thorlabs</td><td>MTS25/M-Z8E</td><td>Complete motorized stage, controller, and power supply</td></tr><tr><td>Insulating Plates</td><td></td><td></td><td>Should be appropriate for resisting the intended voltages without breakdown</td></tr><tr><td>Pt Electrodes</td><td>Alfa-Aesar</td><td>000261</td><td>Wash and then sonicate in 18.2 M&amp;Omega; water prior to use</td></tr><tr><td>HVPS</td><td>FUG GmbH</td><td>HCP 350-65000</td><td>65 kV DC at 5 mA maximum output</td></tr><tr><td>Fiber Optic Temperature Probe System</td><td>OpSens</td><td>OTG-F Sensor/ XXX-XXX Control Unit</td><td>Readout speed 1 kHz, accuracy 0.01 K, probe size 120 &amp;#956;m</td></tr><tr><td>Long Wave Infrared Camera</td><td>IRCAM GmBH</td><td>Taurus 110K L</td><td>168 FPS 384 x 288 Sensitivity &amp;lt; 30 mK</td></tr><tr><td>Long Wave Infrared Camera</td><td>FLIR</td><td>FLIR 620</td><td>30 FPS 640 x 480 pixel Sensitivity to &amp;lt; 45 mK</td></tr><tr><td>Dual Band Mid- and Long-Wave Infrared Camera</td><td>IRCAM GmBH</td><td>Geminis 110k ML</td><td></td></tr><tr><td>Digital Camera</td><td>Canon</td><td>550D</td><td>Used for both video and still frames</td></tr><tr><td>Tripod</td><td>Manfrotto</td><td>475B/405</td><td></td></tr><tr><td>18.2 M&amp;Omega; Water</td><td>Milli-Q</td><td>Advantage</td><td>Allow 24 hr to equilibrate after dispensing into clear borosilicate bottles</td></tr><tr><td>Methanol dehydrated with less than 0.0050% water AnalaR NORMAPUR</td><td>VWR-BDH</td><td>20856.296</td><td>Keep dry until needed</td></tr><tr><td>Glycerol anhydrous for synthesis</td><td>VWR - Merck Millipore</td><td>8.18709.1000</td><td>Keep dry until needed</td></tr><tr><td>Dimethylsulfoxide, ACS Grade</td><td>VWR-BDH</td><td>BDH1115-1LP</td><td>Keep dry until needed</td></tr></tbody></table>

the preparation of electrohydrodynamic bridges from polar dielectric liquids

Yatay ve dikey sıvı köprüler, yüksek yoğunluklu elektrik alanlar (8-20 kV / cm) ve polar dielektrik sıvıların etkileşimi keşfetmek için basit ve güçlü araçlardır. Bu köprüler bir kaç milimetrenin ötesine uzayabilirlik sergileyen bu kılcal köprülerden eşsiz karmaşık çift yönlü kütle transferi desenine sahiptir ve kızıl ötesi ışıma olmayan Planck&#39;ın yayar. Sıradan bir çözücü madde gibi bir dizi köprü yanı sıra düşük iletkenlik çözümleri ve koloidal süspansiyonlar oluşturabilirler. Makroskopik davranışı elektrohidrodinamikler tarafından yönetilir ve rijit duvarların varlığı olmadan sıvı akış olayları okuyan bir araç sağlar. Bir sıvı köprü birkaç önemli fenomenlerin başlamasından önce ilerleyen menisküs yüksekliği (electrowetting), dökme sıvı dolaşımının (Sumoto etkisi) ve yüklü damlacıklar (elektrosprey) dışarı atılması da dahil olmak üzere gözlemlenebilir. Yüzey, polarizasyon ve yer değiştirme kuvvetler arasındaki etkileşim bir direkt olarak incelenebiliruygulanan gerilim ve köprü uzunluğu değişen. Yerçekimi yardımıyla elektrik alan, Rayleigh-Yaylası dengesizliklere yönelik sıvı köprü dengeler. (Örneğin, su, DMSO ve gliserol) sunulmuştur, üç sıvı için termografik görüntü dahil olmak üzere, çalışma örnekleri ile birlikte, hem dikey hem de yatay yönde temel cihazının yapımı.

Elektrohidrodinamik sıvı köprülerin üç özellikle kılcal sıvı köprülerden farklıdır: 1) akışı, 2) uzayabilirlik, 3) ısı emisyon; Bir karşılaştırma Önceki voltaj küçük kılcal köprülerin uygulamasına., Şekil 2&#39;de gösterilen sıvı seviyesi daha da yatay konfigürasyonda ağızlı olduğu zaman, genellikle iki kap arasındaki gözlemlenebilir edilir. Ayırma mesafesi birkaç milimetreden daha az olduğunda onlar dikey yapılandırmada kaçınılmazdır. Gerilim bir rampa veya adım (protokolünde 3.4.2.2) (bkz: protokolünde 3.4.2.1 bakınız) ya da uygulanabilir. Eşik değerinin (V t) bir EHD köprü üretmek olmaz ama böyle sıvı hacmi genişlemesi gibi diğer bazı olayları tetikleyebilir aşağıda Gerilimler (Şekil 4), sıvı elektrot temas hattının yukarı doğru hareketi (Şekil 5) sıvı, rotasyon ve sirkülasyon toplu (Şekil 6), electrospraying ve jet formasyonu (Şekil 7). Vt araştırma altındaki izolasyon sıvısı bir özelliğidir, konsantrasyon ve bileşenlerin türü mevcut yanı sıra, koruyucu bir atmosfer kullanılmaktadır. Ateşleme için eşik, aynı zamanda kap ayrılması bir fonksiyonudur. Köprü ateşleme birçok milimetre ayrımları ile mümkün olmakla beraber, uygulanan gerilim daha yüksek olması ve stabil bir sıvı bağlantısı oluşturulur önce daha uzun bir süre hareketsiz daha şiddetli electrospraying ile gözlenebilir. Örneğin, içi su dolu bir rezervuar, 5 mm, 17-20 kV ve daha yüksek Vt artışlar ile ayrılır. Vt ark kontağı ve Marks ve püskürtme oluşan bir kombinasyon aşıldığında (Şekil 8a, 9a) ince bir köprü çapı &lt;1 mm oluşumu ve hemen ardından. Köprü kurulduğunda akım (9b, Şekil 8b) köprü şişmesi ardından akacakKoşullara bağlı olarak, çap: 3-5 mm. Sıvıların çok şişme köprü kontaktan bugüne kadar zaman olarak ele 10-500 ms arasındadır ve büyük ölçüde, uygulanan gerilim, ve aralarındaki mesafe, viskozite ve sıvı 8,22,37 bir fonksiyonudur. Yatay köprüler olarak akış yönünde, belirli sıvı koşullarına bağlıdır. Yüksek voltaj polarite pozitif ise, tipik olarak, net bir akışının katot doğru anottan çalışır. Uzantısı (Şekil 8c) üzerine çapı 1-10 Hz arasındaki düşük frekanslarda genellikle dalgalanma olacak. Yüksek frekanslı salınımlar da oluşabilir ve yüzey dalgaları gibi görebilir. Lütfen bir ikili yan deseni ile aydınlatıldığında, optik olarak aktif bir yoğunluk dalgaları köprü vücutta görebilir. Sistemin belirli bir tepki işlevi, likid sistemdeki hem de güç kaynağı iki özelliğin her ikisine bağlıdır. Dikey köprüler saat birçok açıdan benzerorizontal olanlar; Ancak, bu güçlü kütle akışının kanıt göstermediği ve genellikle abartılı bir amfora gibi şekle sahip. Sıvı ve uzayabilirlik (Şekil 9c) bir silindir şeklinde sütunda sürüş gerilim yaşanmasına neden olur yatay köprüler su (örneğin, 1.25 mm / kV) göre biraz daha iyi. Yatay köprüler gibi dikey köprü önce gerilime akışkan organları arasında doğrudan temas olmadan oluşabilir. Bu durumda, Taylor koni üst sarkık damla üstünde oluşturulması için görülmektedir. Bu sprey aşağı hızla alt sesil damlacık ile temas üzerine şişen istikrarlı bir jet oluşturan uzatacaktır. Electrosprays aksine, polar dielektrik sıvılar EHD köprüler hem termal şeklinde yanı sıra sivil-termal kızılötesi (IR) radyasyon 44 enerji tüketmesi. Sıvı köprülerden (7-10 Rakamlar) arasında Termografik kayıt yüzey akış dinamiklerini inceleyerek yanı sıra qu için bir araçtırIR enerji operando aktif dağılımı antifying. Termal emisyon Ohmic ısıtma nedeniyle büyük ölçüde ve farklı sıvılar farklı aynı güç dağılımı verilen ısıya eğilimi gibi böylece iyon istikrar duyarlı bir ölçüsüdür. Örneğin, su köprü (Şekil 9c) için tipik 35-50 ° C arasında, işletmek ve alkol köprüler iyon istikrar 39 hem düşük buhar basıncı hesap yanı sıra farklar hakkında bir kaç derece soğuk çalıştırın. Bu bağlantılı davranış bir başka örneği, düşük bir buhar basıncına sahiptir ve pek çok diğer polar sıvılar için ters yönde hareket eder negatif iyonlar oluşturan aprotik DMSO içinde bulunur. DMSO köprü 100 ° C&#39;de (Şekil 10a) yakın sıcaklıklarda işletme eğilimindedir. Gliserol köprüler bulunan lokalize ısıtma tarafından görülebilir olarak viskozite ve ısı kapasitesi de sisteme dağıtılır nasıl ısı enerjisi önemli bir rol oynamaktadır (Şekil 10b). <p class = &quot;jove_content&quot;&gt; Köprü ayrılık yolların bir numara ile oluşabilir. Köprü çalışma gerilimi için fazla uzatılırsa, ya zaman ya da bir uygulanan voltaj belirli bir uzunlukta bir köprü korumak için gerekli olan değerin altına düştüğü zaman electrogravitational numarası tarafından tahmin edildiği gibi bu muhtemelen gerçekleşir. Kritik bir değerine ulaşıldığında ve Yayla-Rayleigh istikrarsızlıklar göç edecek damlacıkların bir dizeye ligand benzeri köprü (Şekil 8e, 9e) bozabilir kadar ayrılık genellikle çapı azalması (Şekil 8d, 9d) üzerinden devam edecektir elektrik alan. Köprü çaplı yüksek kütle ve su aşağıya doğru bir jet ile sonuçlanan çok büyük olduğunda, tipik olarak sadece yatay konfigürasyonda bulunan köprü bozulma diğer bir şekli, meydana gelir. Bu davranış, köprünün tekrar damlacıklar olarak kararsız sebep olabilecek bir &quot;sallanma&quot; etkinin üretilmesi köprünün salınımlarına neden olabilir. Büyük çaplı bridGES bağlı bir taşma ile sonuçlanan tek yönlü akışı için bir kapta fazla hidrostatik tepe basıncının sonucu olarak oluşabilir; alternatif çok geniş bir köprüyü ya da &quot;su otoyol&quot; üretecek sadece küçük ayrımı yüksek değerlere gerilimi arttırır. Bu büyük çaplı köprüler de aşağı yerçekimi altında düşer büyük bir damlacık içine çöken ile başarısız olabilir. <img alt="Şekil 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51819/51819fig1highres.jpg" width="500" /> EHD sıvı köprü deneyleri için Şekil 1. Temel ekipman. EHD sıvı köprülerin oluşturulması için tipik (a) Yatay ve dikey (b) deneysel sisteminin şematik gösterimi. Böyle montaj askıları ve elektrot destekleri gibi bazı mekanik detayları netlik açısından ihmal edilmektedir. Zaruri bileşenleri platformu veya mo yalıtım sıvı gemiler (i) olanmiktarlarındaki (j), elektrotlar (k) ve bir yüksek gerilim güç kaynağı (m). Doğrusal çeviri aşamaları bir kez köprü kurulmuş iki gemilerin güvenli ayrılması için tavsiye edilir. Panel (c) &#39;de gösterilen çubuk ölü olarak iletken olmayan katı bir malzemeden (s), iletken bir metal çubuk (q) bir parça monte edilir ve bir Örme taş külahlı şekilde ya da başka bir tespit malzemesi (r) uygulanan elektrik bant birkaç sarar . Metal uç devre taşıma ekipmanları önce taburcu olduğunu sağlamak için deneyler bittikten sonra iki elektrot arasında kısa oluşturmak için kullanılır. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51819/51819fig1highres.jpg" target="_blank">, bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51819/51819fig2highres.jpg" width="500" /> Kılcal ve EHD su köprülerin 2. Karşılaştırma Şekil.Üç farklı gerilimlerde, (b) 6 kV (c) 4 kV 8 kV (d) Yatay EHD köprüler kolayca açıklığın ortadan ise yatay bir kılcal köprü 1.5 mm (a) küçük bir boşluk yayılabilir. Bir kılcal köprü fıskiyesinde arasında askıya ise EHD köprü fıskiyesinde üzerinden akmasını unutmayın. Aynı şekilde dikey kılcal köprüsü (e) daha dar bir bel (~ 1.5 mm çapında). Vardır ve sadece yaklaşık olarak uzayabilir dikey EHD köprü farklı olarak 3,3 mm uzatılabilir. 4 kV (f) 6 kV (g) ve kılcal köprü olarak, aynı ayrılma mesafesi 8 kV (h) &#39;de sürülen üç EHD köprüleri gösterilir. Daha yüksek voltaj köprü artan enerji yayılımı sonucu köprü bel çapı, akış hızı ve artan ısıtma artırır. Doğal gaz çözünürlüğü sıcaklık arttıkça azalır olarak kabarcık oluşumunda bir artış daha yüksek gerilimlerde görülmektedir. Ölçek çubuğutüm çerçeveler içinde 1 mm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51819/51819fig2highres.jpg" target="_blank">, bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 3," fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51819/51819fig3highres.jpg" width="500" /> Şekil, sıvı su köprü 3. Karakteristik eğrileri. 0 ° C&#39;de su sıvı köprüler için akım-voltaj ilişkisi, 5, 10, 15 mm ayırma mesafesi işaretlenir. Hiçbir sıvı köprü oluşturur (sol alt içerlek fotoğrafa bakınız) hangi altında bir alt eşik, ve köprüler kararsız (İçerlek resimleri 1-4) hangi üstünde bir üst eşik istikrar bölgesini bağlı. Bazı ölçülebilir uzantısı (yani ≥ 5 mm) ile en köprüler için toplam güç dağılımı 10 ile 20 watt yatıyor. Üst eşiğin ötesinde bir köprü rüptürü sıklıkla normal işleme ilerleyen bir olaylar dizisini takip edecekiyon (ilave 1), (ilave 4) delinmesine nihayet (İçerlek 3) sarkma, (inset 2) sızıntı, ve. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51819/51819fig3highres.jpg" target="_blank">, bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51819/51819fig4highres.jpg" width="500" /> Şekil 4. genleşmesini. Iki geminin tüm sıvı yüzeyi öngörülen ikili saçak deseni yardımıyla uygulanan elektriksel alana tepki olarak yükselmesi görülebilir. Su ile dolu iki teflon beher iki farklı uygulanan gerilimler a) 0 kV ve b) 15 kV bir tahmin saçak deseni ile görüntülenmiş. Öngörülen saçak (panel c) değişiklik IDEA süzülmüş bir Fourier için saçak modülasyon frekansı değişiklikleri dönüşümünü kullanmaktadır 33 yazılımı kullanılarak analiz edilirgöreli yüksekliği yükselişi. Tespit vardiya düzensizlik nedeniyle ayrık kosinüs için öngörülen saçak ve eserler düşük uzaysal frekansa nedeniyle esaslı faz unwrapping dönüşümü yöntemi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51819/51819fig4highres.jpg" target="_blank">, bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 5," fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51819/51819fig5highres.jpg" width="500" /> Şekil 5. Dielektroforez ve Electrowetting. Potansiyeli yüksek elektrik alanlar için gliserol elektromekanik yanıtı. Iki platin elektrot 0 kV (a) en anhidre gliserol daldırıldı ve 19 kV (b) sıvı güçlü bir yukarı doğru tahrik edilir nasıl değiştiğini göstermektedir. Pellat deneyinin bir modifikasyonu olarak kaldırılmış ses tamamen bir EHD gliserol Bridg elde subtending hazneden atılıriki elektrot arasında düzenlenen E (c). Aynı şekilde, çubuk biçimli elektrotlar (d) temas çizgisi 15 kV (e) &#39;nin uygulanması ile elektrotu ilerler elektrotlara yükseltilmesi küt konik (f) tarafından üretilen güçlü bir ıslatılabilme gösteren oluşturmak için yukarı doğru sıvı gövdesi çeker durumunda alanlar. Ölçek çubukları 5 mm. Ek videolar S1 (AC) ve S2 (df) alınan Stills. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51819/51819fig5highres.jpg" target="_blank">, bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 6," fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51819/51819fig6highres.jpg" width="500" /> Kızılötesinde görüntülenmiştir Şekil 6. Sumoto etkisi. Homojen olmayan bir elektrik alanı içinde gliserol bir şekilde bir tasın kızılötesi görüntü dizisi basit bir nokta düzlem elektrot kullanılarak sağlananpanelinde görünür ışık gösterilen sistem: (a). Gücü (19 KV DC), T = 0 saniye uygulanır. Lokal yüzey soğutma noktası elektrot (T = 15 saniye) bu lokal soğutma yüzeyi boyunca yayılır ve anında ilk olarak küçük ve yüzey üzerinde görünür hale için yaklaşık 75 saniye süre gerektiren, bir dönme hareketinin üretilmesini farklılıklarını geliştirir altında meydana gelir. Çerçeveler arasındaki süre 15 saniyedir. Ölçek çubuğu 10 mm&#39;dir. Ek Video S3 Stills. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51819/51819fig6highres.jpg" target="_blank">, bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 7" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51819/51819fig7highres.jpg" width="500" /> 10 mm ayırma mesafesi ile dikey köprü sisteminde Şekil 7. Ön ateşleme soğutma. Üst Taylor konisi ve dikey su köprünün alt sesil damla set-u<html> p bir gerilim rampası sırasında yakın-up gösterilmiştir. Görüntüler uzun dalgalı kızılötesi bölgesindeki ve yüzey emisyonu gösterir. Burada uygulanan voltaj, her iki başlangıç: (a) bir püskürtme ejeksiyon hemen önce (e) altında 1-2 ° C arasında bir sıcaklığa ulaşan en az arttırıldıkça görüntülerden hem sıvı yüzeyler, sabit bir soğutma ve uzama (ad) vardır Üst Taylor koniden. Alt damlacık istikrarlı EHD sıvı köprüsü (g) kurulmuş gibi, emisyon hızla yükselir tahsil jet önceden teper ama hızla kontak (ef) takip katılır. Sıcaklık indirgeme, bir fiber optik termo-prob kullanılarak teyit edildi. Alt sesil damlacık olduğunu ~ 2 ° C daha önceden nedeniyle operasyona üst konisi daha sıcak; genellikle yüksek gerilim gemi biraz daha yüksek sıcaklık elde edecektir. Ek videolar S4 (üst koni) ve S5 (alt damlacık) den Stills./ 51819 / 51819fig7highres.jpg &quot;target =&quot; _blank &quot;upload&gt; Bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız. <img alt="Şekil 8" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51819/51819fig8highres.jpg" width="500" /> Nesli için kontağı bir yatay su köprünün Şekil 8. Termografik görüntüler. Kompozit orta dalga (3,7-5,0 mikron) ve uzun dalga (8,0-9,4 mikron) için gösterilen sıvı yatay köprüler için operasyonel aşamalarını karakterize kızılötesi görüntüler Temsilcisi serisi su: (a) ateşleme, (b) genişleme, (c) uzantısı, (d) stabilizasyon, (e) ayrılık. Bu görüntü sırası köprü sisteme güç kaldırarak söndürüldü. Ek Video S6 gelen Stills. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51819/51819fig8highres.jpg" target="_blank">bir görmek için buraya tıklayınız</a>Bu rakamın büyük bir versiyonu. <img alt="Şekil 9," fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51819/51819fig9highres.jpg" width="500" /> . Nesli için kontağı bir dikey su köprünün Şekil 9. Termografik görüntüler uzun dalga kızılötesi Temsilcisi serisi dikey sıvı köprüler için operasyonel aşamalarını karakterize (7,5-9,0 mikron) görüntüleri su için gösterilen: (a) ateşleme, (b) genleşme (c), düşük voltaj, (d) ligandı oluşumu, Rayleigh plato değişkenliklerin etkisi altında damlacıklar olarak (e) kırılma. Geçen zaman msn&#39;de gösterilir. Arka plan kontrast damlacık görünümünü geliştirmek için son kare ayarlandı. Ek Video S7 gelen Stills. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51819/51819fig9highres.jpg" target="_blank">daha büyük bir Sür görmek için buraya tıklayınız</a>Bu rakamın sion. <img alt="Şekil 10" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51819/51819fig10highres.jpg" width="500" /> DMSO ve gliserol içinde yatay köprüler Şekil 10. Termografik görüntüler. Dimetilsülfoksit (DMSO) (a) ve gliserol (b) orta dalga (3,7-5,0 mm) ve uzun dalgalı kızılötesi bir bileşik içindeki köprü miktar (8,0-9,4 um). Ek videolar S8 (DMSO) ve S9 (gliserol) Stills. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51819/51819fig10highres.jpg" target="_blank">, bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a>

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

The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids

Yatay ve dikey elektrohidrodinamik sıvı köprüler yüksek yoğunluklu elektrik alanları ve polar dielektrik sıvıların etkileşimi keşfetmek için basit ve güçlü araçlardır. Temel aparat ve (örneğin, su, DMSO ve gliserol) sunulmuştur, üç sıvı için termografik görüntü dahil olmak üzere, çalışma örnekleri, bu yapı.

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 ...

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

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Civil Engineering

Engineering

Unit 1

Flow over Immersed Bodies

SCIENTISTS IN ACTION

26.1K Görüntüleme.  Wetsus - Centre of Excellence for Sustainable Water Technology.  Yatay ve dikey elektrohidrodinamik sıvı köprüler yüksek yoğunluklu elektrik alanları ve polar dielektrik sıvıların etkileşimi keşfetmek için basit ve güçlü araçlardır. Temel aparat ve (örneğin, su, DMSO ve gliserol) sunulmuştur, üç sıvı için termografik görüntü dahil olmak üzere, çalışma örnekleri, bu yapı. 

Video: The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids

Separating Beads and Cells in Multi-channel Microfluidic Devices Using Dielectrophoresis and Laminar Flow

Microfluidic devices have advanced cell studies by providing a dynamic fluidic environment on the scale of the cell for studying, manipulating, sorting and counting cells. However, manipulating the cell within the fluidic domain remains a challenge and requires complicated fabrication protocols for forming valves and electrodes, or demands specialty equipment like optical tweezers. Here, we demonstrate that conventional printed circuit boards (PCB) can be used for the non-contact manipulation of cells by employing dielectrophoresis (DEP) for bead and cell manipulation in laminar flow fields for bioactuation, and for cell and bead separation in multichannel microfluidic devices. First, we present the protocol for assembling the DEP electrodes and microfluidic devices, and preparing the cells for DEP. Then, we characterize the DEP operation with polystyrene beads. Lastly, we show representative results of bead and cell separation in a multichannel microfluidic device. In summary, DEP is an effective method for manipulating particles (beads or cells) within microfluidic devices.

Dielectrophoresis (DEP) is an effective method to manipulate cells. Printed circuit boards (PCB) can provide inexpensive, reusable and effective electrodes for contact-free cell manipulation within microfluidic devices. By combining PDMS-based microfluidic channels with coverslips on PCBs, we demonstrate bead and cell manipulation and separation within multichannel microfluidic devices.

Çok kanallı mikroakışkan Cihazlar ayırmak Boncuk ve Hücreler Dielectrophoresis ve Laminar Flow

Microfluidic devices have advanced cell studies by providing a dynamic fluidic environment on the scale of the cell for studying, manipulating, sorting ...

Biyomühendislik

Solid-state Graft Copolymer Electrolytes for Lithium Battery Applications

Battery safety has been a very important research area over the past decade. Commercially available lithium ion batteries employ low flash point (&lt;80 &deg;C), flammable, and volatile organic electrolytes. These organic based electrolyte systems are viable at ambient temperatures, but require a cooling system to ensure that temperatures do not exceed 80 &deg;C. These cooling systems tend to increase battery costs and can malfunction which can lead to battery malfunction and explosions, thus endangering human life. Increases in petroleum prices lead to a huge demand for safe, electric hybrid vehicles that are more economically viable to operate as oil prices continue to rise. Existing organic based electrolytes used in lithium ion batteries are not applicable to high temperature automotive applications. A safer alternative to organic electrolytes is solid polymer electrolytes. This work will highlight the synthesis for a graft copolymer electrolyte (GCE) poly(oxyethylene) methacrylate (POEM) to a block with a lower glass transition temperature (Tg) poly(oxyethylene) acrylate (POEA). The conduction mechanism has been discussed and it has been demonstrated the relationship between polymer segmental motion and ionic conductivity indeed has a Vogel-Tammann-Fulcher (VTF) dependence. Batteries containing commercially available LP30 organic (LiPF6 in ethylene carbonate (EC):dimethyl carbonate (DMC) at a 1:1 ratio) and GCE were cycled at ambient temperature. It was found that at ambient temperature, the batteries containing GCE showed a greater overpotential when compared to LP30 electrolyte. However at temperatures greater than 60 &deg;C, the GCE cell exhibited much lower overpotential due to fast polymer electrolyte conductivity and nearly the full theoretical specific capacity of 170 mAh/g was accessed.

Lithium ion batteries employ flammable and volatile organic electrolytes that are suitable for ambient temperature applications. A safer alternative to organic electrolytes are solid polymer batteries. Solid polymer batteries operate safely at high temperatures (&gt;120 &deg;C), thus making them applicable to high temperature applications such as deep oil drilling and hybrid electric vehicles. This paper will discuss (a) the polymer synthesis, (b) the polymer conduction mechanism, and (c) provide temperature cycling for both solid polymer and organic electrolytes.

Lityum Pil Uygulamaları için solid-state Greft Kopolimer Elektrolit

Battery safety has been a very important research area over the past decade. Commercially available lithium ion batteries employ low flash point (&lt;80 ...

Mühendislik

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.

Yarık Gözenek Geometrisinde Kılcal Köprülerin İmalatı ve Görselleştirilmesi

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

Development of a 3D Graphene Electrode Dielectrophoretic Device

The design and fabrication of a novel 3D electrode microdevice using 50 &#181;m thick graphene paper and 100 &#181;m double sided tape is described. The protocol details the procedures to construct a versatile, reusable, multiple layer, laminated dielectrophoresis chamber. Specifically, six layers of 50 &#181;m x&#160;0.7 cm x&#160;2 cm graphene paper and five layers of double sided tape were alternately stacked together, then clamped to a glass slide. Then a 700 &#956;m diameter micro-well was drilled through the laminated structure using a computer-controlled micro drilling machine. Insulating properties of the tape layer between adjacent graphene layers were assured by resistance tests. Silver conductive epoxy connected alternate layers of graphene paper and formed stable connections between the graphene paper and external copper wire electrodes. The finished device was then clamped and sealed to a glass slide. The electric field gradient was modeled within the multi-layer device. Dielectrophoretic behaviors of 6 &#956;m polystyrene beads were demonstrated in the 1 mm deep micro-well, with medium conductivities ranging from 0.0001 S/m to 1.3 S/m, and applied signal frequencies from 100 Hz to 10 MHz. Negative dielectrophoretic responses were observed in three dimensions over most of the conductivity-frequency space and cross-over frequency values are consistent with previously reported literature values. The device did not prevent AC electroosmosis and electrothermal flows, which occurred in the low and high frequency regions, respectively. The graphene paper utilized in this device is versatile and could subsequently function as a biosensor after dielectrophoretic characterizations are complete.

A microdevice with high throughput potential is used to demonstrate three-dimensional (3D) dielectrophoresis (DEP) with novel materials. Graphene nanoplatelet paper and double sided tape were alternately stacked; a 700 &#956;m micro-well was drilled transverse to the layers. DEP behavior of polystyrene beads was demonstrated in the micro-well.

3D Grafen Elektrot dielektroforetik Cihazı Geliştirilmesi

The design and fabrication of a novel 3D electrode microdevice using 50 &#181;m thick graphene paper and 100 &#181;m double sided tape is described. The ...

Creating Sub-50 Nm Nanofluidic Junctions in PDMS Microfluidic Chip via Self-Assembly Process of Colloidal Particles

Polydimethylsiloxane (PDMS) is the prevailing building material to make microfluidic devices due to its ease of molding and bonding as well as its transparency. Due to the softness of the PDMS material, however, it is challenging to use PDMS for building nanochannels. The channels tend to collapse easily during plasma bonding. In this paper, we present an evaporation-driven self-assembly method of silica colloidal nanoparticles to create nanofluidic junctions with sub-50 nm pores between two microchannels. The pore size as well as the surface charge of the nanofluidic junction is tunable simply by changing the colloidal silica bead size and surface functionalization outside of the assembled microfluidic device in a vial before the self-assembly process. Using the self-assembly of nanoparticles with a bead size of 300 nm, 500 nm, and 900 nm, it was possible to fabricate a porous membrane with a pore size of ~45 nm, ~75 nm and ~135 nm, respectively. Under electrical potential, this nanoporous membrane initiated ion concentration polarization (ICP) acting as a cation-selective membrane to concentrate DNA by ~1,700 times within 15 min. This non-lithographic nanofabrication process opens up a new opportunity to build a tunable nanofluidic junction for the study of nanoscale transport processes of ions and molecules inside a PDMS microfluidic chip.

We propose a simple self-assembly technique of silica colloidal nanoparticles to create a nanofluidic junction between two microchannels in polydimethylsiloxane (PDMS). Using this technique, a nanoporous bead membrane with a pore size down to ~45 nm was built inside a microchannel and applied to electrokinetic preconcentration of DNA samples.

Kolloidal Parçacıkların Öz-Montaj Süreci yoluyla PDMS mikroakışkan Chip Sub-50 Nm Nanofluidic Junctions oluşturma

Polydimethylsiloxane (PDMS) is the prevailing building material to make microfluidic devices due to its ease of molding and bonding as well as its ...

High Throughput Microfluidic Rapid and Low Cost Prototyping Packaging Methods

In this work, 3 different packaging and assembly techniques are presented. They can be classified into two categories: one-time use and reusable packaging techniques.
The one-time use packaging technique employs UV-based and temperature curing epoxies to connect microtubes to access holes, wire-bonding for integrated circuit connections, and silver epoxy for electrical connections. This method is based on a robust assembly technique that can support relatively high pressure close to 1 psi and does not need any support to strengthen the microfluidic architecture.
Reusable packaging techniques consist of PDMS-based microtube interconnectors and anisotropic adhesive films for electrical connections. These devices are more sensitive and fragile. Consequently, Plexiglas support is added to the microfluidic structure to improve the electrical contact when anisotropic adhesive films are used, and also to strengthen the microfluidic architecture. In addition, a micromanipulator is needed to maintain tubes while using a thin PDMS layer to connect them to the access holes. Different PDMS layer thicknesses, ranging from 0.45-3 mm, are tested to compare the best adherence versus injection rates. Applied injection rates are varied from 50-300 &#956;l/hr for 0.45-3 mm PDMS layers, respectively. These techniques are mainly applicable for low-pressure applications. However, they can be extended for high-pressure ones through plasma-oxygen process to permanently seal the PDMS to glass substrates. The main advantage of this technique, besides the fact that it is reusable, consists of keeping the device observable when the microchannel length is very short (in the range of 3 mm or lower).

In this article we describe different techniques for microfluidic rapid prototyping platforms. The proposed techniques are based on ultraviolet (UV) sensitive and temperature curing epoxies, polydimethylsiloxane (PDMS) based tubing, wire-bonding, and anisotropic adhesive films. The assembling procedures presented are developed for both one-time use devices as well as reusable microfluidic systems.

In this work, 3 different packaging and assembly techniques are presented. They can be classified into two categories: one-time use and reusable packaging ...

Preparation of Artificial Bilayers for Electrophysiology Experiments

Planar lipid bilayers, also called artificial lipid bilayers, allow you to study ion-conducting channels in a well-defined environment. These bilayers can be used for many different studies, such as the characterization of membrane-active peptides, the reconstitution of ion channels or investigations on how changes in lipid bilayer properties alter the function of bilayer-spanning channels.  Here, we show how to form a planar bilayer and how to isolate small patches from the bilayer, and in a second video  will also demonstrate a procedure for using gramicidin channels to determine changes in lipid bilayer elastic properties.   We also demonstrate the individual steps needed to prepare the bilayer chamber, the electrodes and how to test that the bilayer is suitable for single-channel measurements.

Planar lipid bilayers, also called artificial lipid bilayers, allow you to study ion-conducting channels in a well-defined environment. Here, we demonstrate the individual steps needed to prepare the bilayer chamber, the electrodes and how to test that the bilayer is suitable for single-channel measurements.

Elektrofizyoloji Deneyler Yapay Bilayers hazırlanması

Planar lipid bilayers, also called artificial lipid bilayers, allow you to study ion-conducting channels in a well-defined environment. These bilayers can ...

Biyoloji

Microscale Vortex-assisted Electroporator for Sequential Molecular Delivery

Electroporation has received increasing attention in the past years, because it is a very powerful technique for physically introducing non-permeant exogenous molecular probes into cells. This work reports a microfluidic electroporation platform capable of performing multiple molecule delivery to mammalian cells with precise and molecular-dependent parameter control. The system&#8217;s ability to isolate cells with uniform size distribution allows for less variation in electroporation efficiency per given electric field strength; hence enhanced sample viability. Moreover, its process visualization feature allows for observation of the fluorescent molecular uptake process in real-time, which permits prompt molecular delivery parameter adjustments in situ for efficiency enhancement. To show the vast capabilities of the reported platform, macromolecules with different sizes and electrical charges (e.g., Dextran with MW of 3,000 and 70,000 Da) were delivered to metastatic breast cancer cells with high delivery efficiencies (&#62;70%) for all tested molecules. The developed platform has proven its potential for use in the expansion of research fields where on-chip electroporation techniques can be beneficial.

A microfluidic vortex assisted electroporation platform was developed for sequential delivery of multiple molecules into identical cell populations with precise and independent dosage control. The system&#8217;s size based target cell purification step preceding electroporation aided to enhance molecular delivery efficiency and processed cell viability.

Microscale Vortex destekli Sıralı Moleküler Teslimat için Electroporator

Electroporation has received increasing attention in the past years, because it is a very powerful technique for physically introducing non-permeant ...

Generation and Control of Electrohydrodynamic Flows in Aqueous Electrolyte Solutions

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

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

Üretimi ve Electrohydrodynamic kontrolünü akar sulu elektrolit çözümlerinde

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

Automated Lipid Bilayer Membrane Formation Using a Polydimethylsiloxane Thin Film

An artificial lipid bilayer, or black lipid membrane (BLM), is a powerful tool for studying ion channels and protein interactions, as well as for biosensor applications. However, conventional BLM formation techniques have several drawbacks and they often require specific expertise and laborious processes. In particular, conventional BLMs suffer from low formation success rates and inconsistent membrane formation time. Here, we demonstrate a storable and transportable BLM formation system with controlled thinning-out time and enhanced BLM formation rate by replacing conventionally used films (polytetrafluoroethylene, polyoxymethylene, polystyrene) to polydimethylsiloxane (PDMS). In this experiment, a porous-structured polymer such as PDMS thin film is used. In addition, as opposed to conventionally used solvents with low viscosity, the use of squalene permitted a controlled thinning-out time via slow solvent absorption by PDMS, prolonging membrane lifetime. In addition, by using a mixture of squalene and hexadecane, the freezing point of the lipid solution was increased (~16 &#176;C), in addition, membrane precursors were produced that can be indefinitely stored and readily transported. These membrane precursors have reduced BLM formation time of &#60; 1 hr and achieved a BLM formation rate of ~80%. Moreover, ion channel experiments with gramicidin A demonstrated the feasibility of the membrane system.

We demonstrate a storable, transportable lipid bilayer formation system. A lipid bilayer membrane can be formed within 1 hr with over 80% success rate when a frozen membrane precursor is brought to ambient temperature. This system will reduce laborious processes and expertise associated with ion channels.