Dikkat: tüm ilgili malzeme güvenlik bilgi formlarını danışınız. testler için kullanılan kimyasallar, toksik ve kanserojendir. kişisel koruyucu donanım (koruyucu gözlük, eldiven, laboratuvar önlüğü, tam uzunlukta pantolon ve kapalı parmak ayakkabı) kullanın. Testler için 1. Kurulum <ol><li> Numunelerin hazırlanması <ol><li> (Lif yönünde fitillenmesi test etmek için) elyaf dik yönde kumaş şerit kesin. Not: şeritlerin uzunluğu belirli bir elyaf hacim oranının elde edilmesi için hesaplanmaktadır. C-kumaşlar için, V F =% 40 elde edilmesi için, şeritlerin uzunluğu 150 mm idi. Işlenmemiş ve işlenmiş keten, aynı V f ulaşmak için, uzunluk 365 mm idi. Her şeridin genişliği 20 mm (Şekil 1) numune tutucu, yüksekliğine eşit olur. </li><li> R &lt;silindirik numune tutucu içine sokulmasına izin sıkıca şeritler Rulo/ Em&gt; = 6 mm. </li><li> (Esneklik örnek tutucu etkisini bastırmak için) numune tutucu ve örnek takviye arasındaki ince kağıt filtre ekleyin. kağıt filtre maksimum kalınlığı 0.1 mm olmalıdır. </li><li> silindir içine örneği yerleştirin ve sıkıştırma sağlamak amacıyla üstündeki alt delinmiş kapağı ve pistonu vida. </li><li> tansiyometre kumaş ile örnek tutucu kelepçe. </li></ol></li><li> Sıvıların hazırlanmasında <ol><li> Sıvı testi ile bir gemi doldurun ve tansiyometre özel yuvasına yerleştirin. Kullanım kaplar borosilikat cam ve 70 mm arasında bir çapa sahip oldu. </li><li> İlk test (aşama 2.1), n-heksan kullanın. İkinci testte (adım 2.3) için su kullanın. Tekne içindeki sıvı, en az 12 mm&#39;lik bir yüksekliğe ulaşır emin olun. </li></ol></li><li> deneysel parametreler <ol><li> 8 mg ve abancı yüzey algılama eşiğini ayarlamaksıvı saptanması için, 0.5 mm / s sıvı kabının tion hızı. </li></ol></li></ol> 2. Fitilleme testi NOT: örneklerinin hazırlanması ve tansiyometre parametreleri kurulumundan sonra, esneklik testleri başlayabilirsiniz. sıvı örnek tutucu ile temas edene kadar, sıvı kabı yukarı hareket eder. Sonra, sıvı numune tutucu içine yükselir ve tansiyometre zamanla kare sıvı kütle kazancı ölçer. Veri tansiyometre birlikte verilen yazılım tarafından kaydedilir. zamana karşı kütlesinin bir eğri sonra her esneklik testi için görüntülenmiştir. <ol><li> Geometrik faktörü tespiti için ilk test: <ol><li> tamamen ıslatma sıvısının (kendisi için temas açısı 0 °), örneğin, n-heksan kullanarak. </li><li> görüntülenmiştir eğrisi sabit bir değere ulaştığında esneklik testi durdurun. Bu sıvı fitilleme tam olduğunu ve böylece numune tutucu üst ulaştı ve belirtir. </li><li&gt; Washburn denklemi ile fitilleme eğrisi (m2 (t)) ile lineer trend uygun: <img alt="denklem 3" src="/files/ftp_upload/55059/image003.jpg" /> (3) İlerleme temas açısı doğrusal bir uyum eğiminden n-heksan ile 0 ° sözde olduğundan, geometrik sabit, C (5 mm) belirler. Not: Tüm testler, 20 ° C&#39;de standart koşullar altında gerçekleştirilmiştir. sıcaklıktaki bir değişiklik, sıvı yüzey gerilimini ve sonuçları değiştirecektir. </li></ol></li><li> Aşağıdaki testler için numune tutucu temizliği Not: Islak kumaş ayrılmasından sonra, numune tutucusu aşağıdaki ölçümlerden hataları önlemek için mükemmel temizlenmelidir. <ol><li> 30 saniye için sülfokromik asit (potasyum dikromat doymuş bir çözeltisi% 50 konsantre sülfürik asit% 50) bir kap içinde numune tutucu bırakın. </li><li> distile su ile durulayın veDaha sonra kurulayın. </li></ol></li><li> Belirgin ilerleyen temas açısını belirlemek için ikinci test <ol><li> İlerleme temas açısı, yeni aynıdır ve kuru kumaş örneği ile ölçülecek olan sıvısı kullanın. NOT: Su yöntemini doğrulamak amacıyla kullanılmıştır. </li><li> görüntülenmiştir eğrisi sabit bir değere ulaştığında esneklik testi durdurun. Bu sıvı numune tutucusunun üst ulaştı ve bu kılcal yükselme tamamlandığını gösterir. </li><li> Sabit C için, daha önce belirleyici doğrusal bir uyum eğimle, ilk test (aşama 2.1) nedeniyle bilinen, Washbum denklemine (Denklem 3) ile fitilleme eğrisi (m2 (t)) doğrusal bir parçası monte ilerleme temas açısı, θ bir (°). Not: Tüm testler, 20 ° C&#39;de standart koşullar altında gerçekleştirilmiştir. sıcaklıktaki bir değişiklik, sıvı yüzey gerilimini ve sonuçları değiştirecektir. </li></ol></li&gt; <li> Numune tutucu nedeniyle, sıvı ağırlığı katkı değerlendirilmesi NOT: tansiyometre, bir mikro olarak, kumaş sıvı artan ve numune tutucu dış menisküs katkısı ve filtresi esneklik de dahil olmak sıvının toplam kütlesi, ölçer. Bu katkılar izole edilmelidir. <ol><li> numune tutucu içine adım 1.1.3 kullanılmaktadır ve tekrar 2.1.1-2.1.2 adımları olarak filtre kağıdı aynı miktarda koyun. </li><li> Adım 2.1.3 kaydedilen verilerin elde edilen sabit değer (m 2) Çıkar ve geometrik sabiti, C doğru değerlendirme değerlendirmek için eğrisini kaydırır. </li><li> Sadece filtre kağıdı ve tekrar 2.3.1-2.3.2 adımları ile örnek tutucu doldurun. </li><li> Adım 2.3.3 kaydedilen verilerin elde edilen sabit değer (m 2) Çıkar ve ilerleyen temas açısı doğru değerlendirme değerlendirmek için eğri vardiya basmakta q. </li></ol></li>
</ol>

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

The authors have nothing to disclose.

Protokolde kritik adımlar örneklerinin hazırlanması ile ilgilidir. İlk olarak, haddelenmiş örneklenmiş homojen bir lif hacim oranı varsayımını yapmak için sıkı olması gerekir. Numunede bir sıkışma gradyan ise, Washburn denklemi 5, 6 fitilleme eğrileri uyacak şekilde kullanılamaz. Buna ek olarak, kumaş ve numune tutucu arasındaki sınır koşulları kontrol etmek zordur. Bu nedenle, filtre kağıdı (1.1.3) de dikkatle numune tutucuları <...

Sıvı kompozit döküm (LSM) işlemlerinde elyaflı takviye emdirilmesi sırasında, reçine akışı bir basınç gradyanı ile tahrik edilir. Kılcal etkileri işlem parametrelerine bağlı olarak, basınç gradyanı ile rekabet edebilecek ilave bir etkiye sahiptirler. Işlem üzerindeki etkisi bu şekilde 2, 1 değerlendirilmelidir. Bu ilk basınç farkı 3 değiştirerek, belirgin bir kılcal basıncı, P kapağı tanımlayarak yapılabilir. Bu parametre daha sonra süreçlerinde akımlarını simüle etmek için sayısal modeller sokulabilir ve doğru bir boşluk oluşumu 4 tahmin. Bir sıvı (fitilleme) ile bir kumaşın kendiliğinden emprenye Washburn denklemi 5 ile tarif edilebilir. Başlangıçta, Washburn denklemi bir tüpün içinde bir sıvı kapiler artışı tarif. Bu denklem, WAs daha sonra bir kılcal tüp ağına yaklasık olabilir gibi lifli takviye olarak gözenekli yapılar, uzatılır. 6 aşağıdaki gibi bir gözenekli ortam maddesi ile doldurulmuş bir yarıçap R ile silindir biçiminde bir numune tutucu göz önüne alındığında, Washburn denklemi, zaman karesi kütle kazanımında (m² (t)) olarak değiştirildi: <img alt="denklem 1" src="/files/ftp_upload/55059/image001.jpg" /> (1) c kıvrımlarında hesapları bir parametre olduğu, R ortalama gözenek yarıçapı ve ε = 1 V f gözeneklilik (lif hacim oranı olma f V) &#39;dir. Köşeli parantez içinde tüm parametreler gözenekli ortam morfoloji ve yapılandırmasını ilgilendiren ve onlar olarak adlandırılan bir sabit, C, konsolide edilebilir &quot;geometrik gözenekli ortam faktör.&quot; diğer parametreler ifadeη, ρ ila (orta ve sıvı arasındaki etkileşimlere emme bağımlılığı ve γ L olan, sırası ile, yoğunluk, viskozite, yüzey gerilimi, sıvının ve θ A ile, belirgin bir ilerleme temas açısı). Buna paralel olarak, bir gözenekli ortam içinden akış, genellikle η ortamı, K ve sıvı viskozitesi geçirgenliği boyunca basınç düşmesi, eş akışkan hızı, V, D ile ilgilidir iyi bilinen Darcy hakları 7 ile modellenir . Bu denklem aynı zamanda bir zaman karekök üzerine ve böylece iki denklemler arasındaki denklik değerlendirilmek üzere kitle kazanç ifadesi için izin verir. 8 aşağıdaki gibi Washburn denklemi ve Darcy hukuk arasındaki bu denklik itibaren, kılcal basınç sonra tanımlanmıştır: (2) Burada, ana odak kılcal basınç belirlemek amacıyla, geometrik faktörler ve tek yönlü kumaşlar için belirgin ilerleyen temas açılarını ölçmek için deney prosedürü tarif etmektir. Bu yöntem, fitilleme testi (Şekil 1) gerçekleştirmek için bir gerilimölçer kullanılarak dayanır. Bir tansiyometre sıvı kütle ya katı etrafında bir menisküs şekillendirme veya lifli orta artan ölçer 10 ug çözünürlüğe sahip bir mikro terazi olduğunu. Fitilleme testi tek boyutlu bir karakterizasyonu (lifleri boyunca yönü) 8, 9 göz önüne alındığında gerçekleştirilmiştir. Prosedürü doğrulamak için kullanılan yarı-tek yönlü kumaşlar V f =% 40 karbon tek yönlü (UD) kumaşlar vardı. yöntem doğrulandı sonra, keten kumaşlar ısıl işlem t sunulduHat elyaf 6 ıslatıcı davranışını değiştiren ve emme testleri işlenmemiş ve işlenmiş keten kumaş hem de (% 40% 30 den), farklı fiber hacim oranlanna ile yapıldı. Morfolojik ve ıslatma parametreleri belirlemek için en az iki emme testleri zorunludur: n-heksan gibi tamamen ıslatma sıvısı ile birincisi, C (Denklem 1) ve söz konusu sıvı ile ikinci bir belirlemek belirlemek C kez belirgin ilerleme temas açısı bilinir. İlk yaklaşımda, su işlemi elde etmek için kullanılmıştır. Bu yöntem, malzeme geometrisine, (kumaş morfolojisi), gözeneklilik (farklı lif hacim oranları) ve viskozite ve kapiler emprenye fenomeni ile ilgili sıvının yüzey geriliminin etkisiyle değerlendirilmesinde sağlayan, farklı kumaş ve sıvı uygulanabilir. Washburn teorisine (Denklem 1) &#39;e göre prosedür sadece esneklik cu eğer kabul edilebilir o açıktırrves (m² (t)) tansiyometre tarafından kaydedilen bir doğrusal eğilim var. Bu Denklem 1 &#39;de parametreleri, tüm emici işlemi sırasında sabit kalması anlamına gelir. Elyaflar 10, 11 şişmesi, bu, su içinde keten takviye olarak böyle değilse, Washburn denklemi testleri doğru 9 tanımlamak için şişme etkisinin, modifiye edilmelidir. Arıtılmış kumaşlar su emilimi 9 daha az duyarlı olduğu saptanmıştır. Geometrik faktörler ve ıslatma parametreler kılcal basınç P kap hesaplanması için izin doğrusal uyan gelen ölçülebilir.

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

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

Sıvı kompozit döküm (LCM) süreçlerinde lifli takviye emdirilmesi sırasında kapiler etkisi kompozit parçalar void oluşumu üzerindeki etkilerini belirlemek için anlaşılması gerekir. Washburn denklemi ile tarif edilen bir elyaflı ortam içinde Fitilleme Darcy kanununa göre kılcal basıncın etkisi altında bir akış eşdeğer olarak kabul edildi. fitilleme karakterizasyonu için deneysel testler her iki C-ve keten lifi takviyesi ile gerçekleştirilmiştir. Yarı tek yönlü kumaşlar daha sonra lif doğrultusu boyunca morfolojik ve ıslatma parametrelerini belirlemek için bir tansiyometre ile test edilmiştir. yöntemi kumaşın morfolojisi kapiller fitillenme sırasında değişmez umut verici olduğu gösterilmiştir. C kumaş durumunda, kılcal basınç hesaplanabilir. Keten lifleri nem emiş duyarlıdır ve su içinde şişer. Bu olgu, ıslatma parametreleri değerlendirmek için dikkate alınmalıdır. benn su emilimi lifleri daha az duyarlı hale getirmek için, bir ısıl işlem keten takviye üzerinde gerçekleştirildi. Bu tedavi lif morfolojik kararlılığını artırır ve suda şişme engeller. Bu kumaşlar, kılcal basıncının belirlenmesi için izin C kumaş bulunanlara, benzer bir düz emici eğilimi tedavi olduğu gösterilmiştir.

Karbon ve işlenmemiş ve işlenmiş keten kumaş tansiyometre elde fitilleme sırasında yığın kazanç eğrileri, Şekil 2 ve 3&#39;te gösterilmektedir. Tüm eğriler nedeniyle numune tutucu ve filtre kağıdı dış menisküsün her iki ağırlıkların çıkarıldıktan sonra gösterilir ve sıfıra kaydırılır. Kumaş numune tutucuya doğru yerleştirilmiş ise, n-heksan ve su, deney...

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

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

Bir deneysel yöntem geometrik parametreler ve önerilen tek yönlü sentetik ve doğal kumaşlar esneklik kılcal açıklayan belirgin ilerleyen temas açılarını ölçmek için. Bu parametreler sıvı kompozit kalıpları (LCM) uygulamalar için dikkate alınması gereken kılcal basınçlar belirlenmesi için zorunludur.

Tek yönlü Kumaşlar Testleri esneklik: Kılcal Parametrelerinin Ölçümleri Sıvı Kompozit Kalıp Süreçlerinde Kılcal Basınç değerlendirin

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

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

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Civil Engineering

Engineering

Unit 1

Fluid Properties

SCIENTISTS IN ACTION

8.7K Görüntüleme.  Mines Saint-Étienne.  Bir deneysel yöntem geometrik parametreler ve önerilen tek yönlü sentetik ve doğal kumaşlar esneklik kılcal açıklayan belirgin ilerleyen temas açılarını ölçmek için. Bu parametreler sıvı kompozit kalıpları (LCM) uygulamalar için dikkate alınması gereken kılcal basınçlar belirlenmesi için zorunludur. 

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

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

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

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

Sıvı Hücre Transmisyon Elektron Mikroskobu kullanarak Sıvılarda Malzemelerin Dinamik Süreçler Revealing

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

Mühendislik

Synthesis and Microdiffraction at Extreme Pressures and Temperatures

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

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

Aşırı basınç ve Sıcaklıklarda sentezi ve mikrodifraksiyon

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

Fabrication and Visualization of Capillary Bridges in Slit Pore Geometry

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

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

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 ...

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

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

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

Tek Düzlem Aydınlatma Modülü ve geniş alan Mikroskop Mikro-kılcal Yaklaşım

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

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

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

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

Tek dağılımlı mikro damlacıklar boyutu kontrollü Formasyonu için Kılcal tabanlı Santrifüj mikroakışkan Cihaz

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

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

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

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

İyonik Sıvı Bazlı Elektrolitlerin Sentezi Li-ion Piller, Meclis ve Yüksek Sıcaklığında Performans Ölçümleri

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

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

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

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

Tarama Transmisyon Elektron Mikroskobu kullanılarak Sıvı Nano-ölçekli Nesnelerin dinamik Süreçlerinin İncelenmesi

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

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

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

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

Mıknatıs kompozit üretim destekli: Vakum çanta/Lay-yukarıya oluşum yüksek konsolidasyon basıncı elde etmek için esnek yeni bir teknik

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

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

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

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

Esnek tek yönlü kompozit laminatlar kesme prosedürleri, çekme testi ve yaşlanma

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

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

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

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

Klinik Olmayan Çalışmalar için Kontrollü Aerosolün Sürekli Üretiminde Kapiler Aerosol Jeneratörünün Kullanımı

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