Bu yöntem, lotus yapraklarının süperhidrofobik yapıları ve damlacık birleştirme süreçleri gibi biyonik ve akışkanlar mekaniği alanındaki anahtar soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin en büyük avantajı, alt mikro-newton ölçeğindeki bir kuvvetin nanonewton ölçeği ile ölçülebilen bir kuvvet olmasıdır. Bu yöntem damlacık ve süperhidrofobik yapıların temas süreci hakkında bilgi sağlayabilir.
Ve aynı zamanda mikro kuvvet ölçümü diğer alanlara uygulanabilir. Damlacıklar ve süperhidrofobik yüzeyler arasındaki mesafeyi doğru bir şekilde kontrol etmek zor olduğu için bu tekniği hiç gerçekleştirmemiş bireyler mücadele edecektir. Ölçüm sistemini uygun bir laboratuvar tezgahında hazırlayın.
Sistemin merkezinde bir nanopositioning Z sahne üzerinde askıya silikon cantilever, olduğunu. Beş milimetre uzunluğundaki kantil, tutucunun ucuna monte edilir. Yüksek hızlı bir kamera kantilever dik görüş hattı ile yerinde.
Nanopositioning Z aşaması bu noktada bir elektrot tutan bir destek vardır. Son olarak, bir lazer ve pozisyona duyarlı dedektör kantilever sapma ölçmek için düzenlenmiştir. Kondansatif gradyanı ölçtükten sonra, optik kolu kalibre etmek için bilgisayar kontrollü DC güç kaynağı kullanın.
Bu şema, kalibrasyon için kurulumun genel görünümünü ve genel görünümünü sağlar. Bir plaka elektrot nanopositioning Z aşamasında. Bir üst üste binme uzunluğu yarım milimetre olan kantilin 100 mikrometre altındadır.
Kantilve elektrot bir kondansatör oluşturur, DC güç kaynağının kantilever ve plaka elektrodu ile negatif çekme ile bağlı pozitif çekme ile. Daha sonra, lazerin göreli konumlarını, pozisyona duyarlı dedektörü ve kantilever'i ayarlayın. Lazer ışınının kantilever tarafından dedektöre yansıyacak şekilde düzenleyin.
Bilgisayarda, dedektör çıkış geriliminin veri toplama hızını bir kilohertz'e ayarlayın. DC güç kaynağı kontrol yazılımında, başlangıç gerilimini sıfır volta ayarlayın. Son voltajı 125 volta ayarlayın.
25 voltluk artışlarda voltaj artışı var. Her voltaj değerini beş saniye tutun. Voltaj farklı olduğundan, pozisyon hassas dedektörvoltaj çıkışını izleyin.
Bu ölçümlerden sonra, 125 voltvolt voltile başlayan ve 25 volt luk artışlarla sıfır volta inen benzer bir sıra gerçekleştirin. Eğimin etkileşim kuvveti ile pozisyona duyarlı dedektör çıkış gerilimi arasındaki orantılılık sabiti olduğu bir çizim oluşturmak için beş tam ölçümden elde edilen verileri kullanın. Ölçümlere hazırlanmak için DC güç kaynağını plaka ve kantilever'den koparın.
Daha sonra, nanopositioning Z sahne ile çalışın. Plaka desteğindeki elektrodu belirleyin ve desteği sahneden söküp çıkararak her ikisini de çıkarın. Onların yerine, devam etmeden önce z aşamasına yeni bir plaka desteği vida.
Yüksek hızlı kameranın görüş açısının kantilever'e dik olduğundan emin olun. Sonra, plaka desteği için süperhidrofobik bir yapı olsun. Kantilever gelen su damlacık askıya almak için neredeyse 180 derece temas açısı ile yapı kullanın.
Deney için, bu yapıyı Z sahnesindeki plaka desteğine yapıştırın. Bir mikro pipet ile, süperhidrofobik yapısı üzerinde su iki mikrolitre damlacık yerleştirin. Şimdi nanopositioning sahne yazılımı ile çalışmaya başlayın.
Bu yazılımda, hız diyalog kutusuna gidin ve hızı saniyede 10 mikrometreye ayarlayın. Açılan damlanın yukarı doğru hareket etmesini başlatmak için ileri düğmesini tıklatın. Damlacık, cantilever'in serbest ucuna temas ettiğinde dur'u tıklatın.
Bir veya iki saniye sonra, Z sahnesini el ile kantilden uzağa taşıyın. Bir hemisfalik su damlacığı kantilinalt yüzeyinden askıda kalmalıdır. Devam etmek için, plaka desteğinden süperhidrofobik yapıyı çıkarın ve değiştirmek için süperhidrofobik bir substrat alın.
Bu substrat nano tanecikleri üzerine püskürtülür ile bakır bir kum oluşur. Substrat bir silindir üzerine yapıştırılmış. Bu substrat% 46.18 bir ızgara fraksiyonu vardır plaka desteği üzerinde substrat yerleştirin.
Süperhidrofobik substrat konumunu ayarlayın, böylece kantilever üzerindeki hemisferik damlacık 100 mikrometre. Dedektör, lazer ve kamera açıkken, nanokonumlandırma kontrol yazılımıyla işe geri dönün. Hız diyalog kutusunda, hızı saniyede 10 mikrometreye ayarlayın.
Substrat yukarı doğru hareket başlatmak için ileri düğmesini tıklatın. Substrat ve damlacık temas ettiğinde dur'u tıklatın. Süperhidrofobik substratı aşağı doğru hareket ettirmek için geri düğmesini tıklatın.
Alt tabaka ve damlacık ayrıldığında durdur düğmesini tıklatın. Etkileşim Gücü ayetleri Zaman bu arsalar temsil edilen farklı senaryolar vardır. İlk olarak, ızgara fraksiyonu %46.18 olan alt tabaka için olan siyah eğrideki verilere odaklanın Başlangıçta, substrat ve damlacık temastan uzaktır.
Bu noktada, kuvvet sıfırdır. Substrat ve damlacık arasındaki mesafe azaldıkça itici bir kuvvet ortaya çıkar. Bu da kuvvet artışıyla yansıtılır.
Bir kez substrat ve damlacık temas halinde, ikisi arasındaki kuvvet çekici hale gelir, damlacık yavaş yavaş kılcal eylem yoluyla substrat ıslak olarak eğrinin bir azalmaya yol açan. Sonunda, kantilever bir denge pozisyonu etrafında salınım. Diğer yüksek ızgara fraksiyonları kullanıldığında, damlacık ve substrat arasındaki kuvvetin büyüklüğü azalır.
Bu yordamı çalışırken, lazer, PSD ve cantilever arasındaki ilgili konumu değiştirilemez hatırlamak önemlidir. Bu da ölçüm sonuçlarının doğruluğunu sağlayabilir. Bu teknik, geliştirildikten sonra, havadaki substratile temas eden damlacıklar sırasında kuvveti keşfetmek için gerilim kuvveti ölçümü alanındaki araştırmalar için bir yol açar.
