Name: measuring the interaction force between a droplet and a super-hydrophobic substrate by the optical lever method
Uploaded: 2019-06-14T14:00:00
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Les auteurs remercient la Tianjin Natural Science Foundation (No. 18JCQNJC04800), Tribology Science Fund of State Key Laboratory of Tribology (No. SKLTKF17B18) et la National Natural Science Foundation of China (Grant No. 51805367) pour leur soutien.

1. Assemblage du système d'étalonnage SOL
<ol><li>Assembler le système d'étalonnage SOL selon le diagramme schématique indiqué à la figure 2.</li>
	<li>Fixez le laser à un support, ce qui rend l'angle entre le laser et la direction horizontale à 45 degrés.</li>
	<li>Fixez le PSD à un autre support, ce qui rend le PSD perpendiculaire au laser. Connectez le PSD à l'appareil d'acquisition de données et le dispositif d'acquisition de données à l'ordinateur....

<ol>
	<li>Guo, Z., Liu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomimic+from+the+superhydrophobic+plant+leaves+in+nature:+Binary+structure+and+unitary+structure.">Biomimic from the superhydrophobic plant leaves in nature: Binary structure and unitary structure.</a> Plant Science. 172 (6), 1103-1112 (2007).</li><li>Koch, K., Bhushan, B., Barthlott, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diversity+of+structure,+morphology+and+wetting+of+plant+surfaces.">Diversity of structure, morphology and wetting of plant surfaces.</a> Soft Matter. 4 (10), 1943-1963 (2008).</li><li>Gao, X., Jiang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biophysics:+Water-repellent+legs+of+water+striders.">Biophysics: Water-repellent legs of water striders.</a> Nature. 432 (7013), 36 (2004).</li><li>Yin, W., Zheng, Y. L., Lu, H. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+topographies+of+water+surface+dimples+formed+by+superhydrophobic+water+strider+legs.">Three-dimensional topographies of water surface dimples formed by superhydrophobic water strider legs.</a> Applied Physics Letters. 109 (16), 163701 (2016).</li><li>Zheng, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elegant+Shadow+Making+Tiny+Force+Visible+for+Water-Walking+Arthropods+and+Updated+Archimedes&#8217;+Principle.">Elegant Shadow Making Tiny Force Visible for Water-Walking Arthropods and Updated Archimedes&#8217; Principle.</a> Langmuir. 32 (41), 10522-10528 (2016).</li><li>Hu, D. L., Chan, B., Bush, J. W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+hydrodynamics+of+water+strider+locomotion.">The hydrodynamics of water strider locomotion.</a> Nature. 424 (6949), 663-666 (2003).</li><li>Jiang, C. G., Xin, S. C., Wu, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drag+reduction+of+a+miniature+boat+with+superhydrophobic+grille+bottom.">Drag reduction of a miniature boat with superhydrophobic grille bottom.</a> AIP Advances. 1 (3), 032148 (2011).</li><li>Guo, Z., Liang, J., Fang, J., Guo, B., Liu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Novel+Approach+to+the+Robust+Ti6Al4V-Based+Superhydrophobic+Surface+with+Crater-like+Structure.">A Novel Approach to the Robust Ti6Al4V-Based Superhydrophobic Surface with Crater-like Structure.</a> Advanced Engineering Materials. 9 (4), 316-321 (2007).</li><li>Guo, Z., Liu, W., Su, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+stable+lotus-leaf-like+water-repellent+copper.">A stable lotus-leaf-like water-repellent copper.</a> Applied Physics Letters. 92 (6), 063104 (2008).</li><li>Liu, K., Zhang, M., Zhai, J., Wang, J., Jiang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioinspired+construction+of+Mg-Li+alloys+surfaces+with+stable+superhydrophobicity+and+improved+corrosion+resistance.">Bioinspired construction of Mg-Li alloys surfaces with stable superhydrophobicity and improved corrosion resistance.</a> Applied Physics Letters. 92 (18), 61 (2008).</li><li>Biance, A. L., Clanet, C., Qu&#233;r&#233;, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=First+steps+in+the+spreading+of+a+liquid+droplet.">First steps in the spreading of a liquid droplet.</a> Physical Review E Statistical Nonlinear &amp; Soft Matter Physics. 69 (1), 016301 (2004).</li><li>Eddi, A., Winkels, K. G., Snoeijer, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Short+time+dynamics+of+viscous+drop+spreading.">Short time dynamics of viscous drop spreading.</a> Physics of Fluids. 25 (1), 77-177 (2017).</li><li>Paulsen, J. D., Burton, J. C., Nagel, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Viscous+to+Inertial+Crossover+in+Liquid+Drop+Coalescence.">Viscous to Inertial Crossover in Liquid Drop Coalescence.</a> Physical Review Letters. 106 (11), 114501 (2011).</li><li>Paulsen, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Approach+and+coalescence+of+liquid+drops+in+air.">Approach and coalescence of liquid drops in air.</a> Physical Review E. 88 (6), 063010 (2013).</li><li>Vakarelski, I. U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bubble+colloidal+AFM+probes+formed+from+ultrasonically+generated+bubbles.">Bubble colloidal AFM probes formed from ultrasonically generated bubbles.</a> Langmuir. 24 (3), 603-605 (2008).</li><li>Shi, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+forces+and+spatiotemporal+evolution+of+thin+water+films+between+an+air+bubble+and+solid+surfaces+of+different+hydrophobicity.">Measuring forces and spatiotemporal evolution of thin water films between an air bubble and solid surfaces of different hydrophobicity.</a> ACS Nano. 9 (1), 95-104 (2015).</li><li>Shi, C., Chan, D. Y. C., Liu, Q., Zeng, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+the+Hydrophobic+Interaction+between+Air+Bubbles+and+Partially+Hydrophobic+Surfaces+Using+Atomic+Force+Microscopy.">Probing the Hydrophobic Interaction between Air Bubbles and Partially Hydrophobic Surfaces Using Atomic Force Microscopy.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 118 (43), 25000-25008 (2014).</li><li>Chung, K., Shaw, G. A., Pratt, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accurate+noncontact+calibration+of+colloidal+probe+sensitivities+in+atomic+force+microscopy.">Accurate noncontact calibration of colloidal probe sensitivities in atomic force microscopy.</a> Review of Scientific Instruments. 80 (6), 930 (2009).</li><li>Zheng, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+environmental+noise+suppression+for+micronewton+force+sensing+based+on+electrostatic+by+injecting+air+damping.">Improving environmental noise suppression for micronewton force sensing based on electrostatic by injecting air damping.</a> Review of Scientific Instruments. 85 (5), 055002 (2014).</li><li>Song, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+sensitive,+precise,+and+traceable+measurement+of+force.">Highly sensitive, precise, and traceable measurement of force.</a> Instrumentation Science &amp; Technology. 44 (4), 15 (2016).</li><li>Zheng, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+multi-position+calibration+of+the+stiffness+for+atomic-force+microscope+cantilevers+based+on+vibration.">The multi-position calibration of the stiffness for atomic-force microscope cantilevers based on vibration.</a> Measurement Science &amp; Technology. 26 (5), 055001 (2012).</li></ol>

Dans ce protocole, un système de mesure basé sur la méthode du levier optique est assemblé et calibré, qui est conçu pour mesurer la force d'interaction entre les gouttelettes et les substrats super-hydrophobes. Parmi toutes les étapes, il est essentiel de calibrer SOL en utilisant la force électrostatique. Les résultats de l'expérience d'étalonnage vérifient Eq. (8): P(1/Vp1-1/Vp2) est proportionnel à 2(1/Vs12-1/V<sub...

Le contact entre une gouttelette et une surface super-hydrophobe est très fréquent dans la vie quotidienne et la production industrielle: gouttelettes d'eau glissant de la surface de la feuille de lotus1,2, et un strider de l'eau voyageant rapidement sur l'eau3 ,4,5,6. Un revêtement super-hydrophobe sur la surface extérieure d'un navire peut aider à réduire le degré de corrosion du navire et à réduire la résistance de la navigation7,8,9,10. Il y a une grande valeur pour la production industrielle et la recherche bionique dans l'étude du processus de contact entre une gouttelette et une surface super-hydrophobe.
Pour observer le processus de propagation des gouttelettes sur une surface solide, Biance a utilisé une caméra haute vitesse pour photographier le processus de contact et a constaté que la durée du régime inertielle est principalement fixée par la taille de chute11. Eddi a photographié le processus de contact entre la gouttelette et la plaque transparente du bas et du côté à l'aide d'une caméra haute vitesse, qui a révélé de manière exhaustive la variation du rayon de contact de la gouttelette visqueuse avec le temps12. Paulsen a combiné une méthode électrique avec l'observation de caméra à grande vitesse, réduisant ainsi le temps de réponse à 10 ns13,14.
La microscopie de force atomique (AFM) a également été utilisée pour mesurer la force d'interaction entre la gouttelette/bulle et les surfaces solides. Vakarelski a utilisé un porte-à-faux AFM pour mesurer les forces d'interaction entre deux petites bulles (environ 80-140 m) en solution aqueuse lors de collisions contrôlées à l'échelle des micromètres à des nanomètres15. Shi a utilisé une combinaison de microscopie de contraste d'interférence d'AFM et de réflexion (RICM) pour mesurer simultanément la force d'interaction et l'évolution spatiotemporale du film d'eau mince entre une bulle d'air et des surfaces de mica de différentes hydrophobicités 16,17.
Cependant, comme les cantilevers commerciaux utilisés dans l'AFM sont trop petits, la tache laser irradiée sur le porte-à-faux serait submergée par des gouttelettes ou des bulles. L'AFM a des difficultés à mesurer la force d'interaction entre les gouttelettes et les gouttelettes/substrats dans l'air.
Dans cet article, un système de mesure basé sur une méthode de levier optique est conçu pour mesurer la force d'interaction entre les gouttelettes et les substrats super-hydrophobes. La sensibilité de force du levier optique (SOL) est calibrée par la force électrostatique18, puis les forces d'interaction entre les gouttelettes et les différents substrats super-hydrophobes sont mesurées par le système de mesure.
Le diagramme schématique du système de mesure est indiqué dans la figure 1. Le détecteur sensible au laser et à la position (PSD) constitue le système de levier optique. Un porte-à-faux millimétrique en silicium est utilisé comme composant sensible dans le système. Le substrat est fixé sur le stade z de nanopositionnement, qui peut se déplacer dans la direction verticale. Lorsque le substrat s'approche de la gouttelette, la force d'interaction fait plier le porte-à-faux. Ainsi, la position de la tache laser sur PSD va changer, et la tension de sortie de PSD va changer. La tension de sortie de PSD Vp est proportionnelle à la force d'interaction Fi, comme indiqué dans Eq. (1).
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59539/59539eq1.jpg">①
Afin d'acquérir la force d'interaction, SOL doit être calibré en premier. La force électrostatique est utilisée comme force standard dans l'étalonnage de SOL. Comme le montre la figure 2, le porte-à-faux et l'électrode constituent un condensateur de plaque parallèle, qui pourrait générer une force électrostatique dans une direction verticale. La force électrostatique Fes est déterminée par la tension de l'alimentation DC Vs, comme indiqué dans Eq. (2)19,20,21.
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/59539/59539eq2.jpg">②
où C est la capacité du condensateur de plaque parallèle, z est le déplacement de l'extrémité libre de cantilever, et d C/dz est appelé gradient de capacité. La capacité pouvait être mesurée par le pont de capacité. La relation mathématique entre C et z peut être ajustée par un polynomial quadratique, comme le montre Eq. (3).
<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/59539/59539eq3.jpg">③
où Q, P et CT sont les coefficients du terme quadratique, le terme primaire et le terme constant respectivement. Par conséquent, la force électrostatique Fes peut être exprimée comme Eq. (4).
<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/59539/59539eq4.jpg">④
Puisque la zone de chevauchement de deux plaques du condensateur est très petite, la force élastique actionnelle sur le porte-à-faux peut être exprimée comme Eq. (5), selon la loi de Hooke :
<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/59539/59539eq5.jpg">(5)
où k est la rigidité du porte-à-faux.
Lorsque la force élastique et la force électrostatique appliquées sur le porte-à-faux sont égales (c.-à-d.,Fi et Fes), le porte-à-faux est en équilibre. Eq. (6) peut être dérivé des Eqs. (1), (2) et (5):
<img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/59539/59539eq6.jpg">(6)
Afin de réduire l'incertitude des résultats d'étalonnage, une méthode de différence est utilisée pour calculer SOL. Les résultats de deux expériences sont pris comme Vs1, Vp1 et Vs2, Vp2, et sont substitués à Eq. (6):
<img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/59539/59539eq7.jpg">(7)
Transformant les équations et soustrayant l'équation inférieure de l'équation supérieure dans Eq. (7), les paramètres Q et k sont éliminés. Ensuite, la formule d'étalonnage de SOL est obtenue, comme indiqué dans Eq. (8):
<img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/59539/59539eq8.jpg">(8)
Exécution d'une série d'expériences, la courbe est dessinée avec P(1/Vp1-1/Vp2) comme l'ordonnat et 2(1/Vs12-1/Vs22) comme l'abscissa. La pente de la courbe est SOL.
Après l'obtention de SOL, l'électrode sera remplacée par différents substrats super-hydrophobes. Les forces d'interaction entre les gouttelettes et les substrats super-hydrophobes seront mesurées par le système indiqué à la figure 1.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Camera</td>
			<td>Shenzhen Andonstar Tech Co., Ltd</td>
			<td>digital microscope A1</td>
			<td>Frame rate: 30 frames/sec; Focal distance: 5 mm - 30 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Capacitive bridge</td>
			<td>Andeen-Hagerling</td>
			<td>AH2550A</td>
			<td>The capacitive bridge is used to measure the capacitance between the cantilever and the plate electrode.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data acquisition device</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>USB-4431</td>
			<td>The data acquisition device is used to read the output voltage data.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DC power supply</td>
			<td>Keithley</td>
			<td>2410</td>
			<td>Voltage range: &#177;5 &#956;V; Accuracy: 0.012%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Grid</td>
			<td>Electron Microscopy China</td>
			<td>AGH100, AGH150, AGH300</td>
			<td>The grid fractions of AGH100, AGH150 and AGH300 are 46.18%, 51.39% and 58.79% respectively</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser</td>
			<td>Shenzhen Infrared Laser Technology Co., Ltd.</td>
			<td>HW650AD100-10BD</td>
			<td>Laser wavelength: 650 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nanoparticle</td>
			<td>Rust-Oleum</td>
			<td>274232</td>
			<td>NeverWet Multi-Surface Liquid Repelling Treatment is a revolutionary super hydrophobic coating.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nanopositioning z-stage</td>
			<td>Physik Instrumente</td>
			<td>P622.ZCD</td>
			<td>Travel ranges 50 &#181;m to 250 &#181;m (350 &#181;m open loop); Resolution to 0.1 nm; Linearity error only 0.02%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Position sensitive detector</td>
			<td>Hamamatsu Photonics K.K.</td>
			<td>S1880</td>
			<td>The two-dimensional PSD is used to translate optical signals into electrical signals.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measuring the interaction force between a droplet and a super-hydrophobic substrate by the optical lever method

Le but de cet article est d'étudier la force d'interaction entre les gouttelettes et les substrats super-hydrophobes dans l'air. Un système de mesure basé sur une méthode de levier optique est conçu. Un porte-à-faux millimétrique est utilisé comme composant sensible à la force dans le système de mesure. Tout d'abord, la sensibilité de force du levier optique est calibrée à l'aide de la force électrostatique, qui est l'étape critique dans la mesure de la force d'interaction. Deuxièmement, trois substrats super-hydrophobes avec des fractions de grille différentes sont préparés avec des nanoparticules et des grilles de cuivre. Enfin, les forces d'interaction entre les gouttelettes et les substrats super-hydrophobes avec différentes fractions de grille sont mesurées par le système. Cette méthode peut être utilisée pour mesurer la force à l'échelle du sous-micronewton avec une résolution à l'échelle de nanonewton. L'étude approfondie du processus de contact des gouttelettes et des structures super-hydrophobes peut contribuer à améliorer l'efficacité de production dans le revêtement, le film et l'impression. Le système de mesure de force conçu dans ce document peut également être utilisé dans d'autres domaines de mesure de la microforce.

Le déplacement de l'électrode de plaque et la capacité correspondante entre le porte-à-faux et l'électrode mesuré dans une expérience sont montrés dans le tableau 1. La relation entre la capacité C et le déplacement z est ajustée par le polynomial quadratique utilisant la fonction polyfit dans MATLAB, comme indiqué dans la figure 4. Le coefficient de première commande P peut être obtenu par la fonction de raccordage. La valeur finale de P est ...

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Measuring the Interaction Force Between a Droplet and a Super-hydrophobic Substrate by the Optical Lever Method

Le protocole vise à étudier l'interaction entre les gouttelettes et les substrats super-hydrophobes dans l'air. Cela comprend l'étalonnage du système de mesure et la mesure de la force d'interaction sur des substrats super-hydrophobes avec différentes fractions de grille.

Mesurer la force d'interaction entre une gouttelette et un substrat super-hydrophobe selon la méthode du levier optique

The goal of this paper is to investigate the interaction force between droplets and super-hydrophobic substrates in the air. A measurement system based on ...

Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de la bionique et de la mécanique des fluides, telles que les structures superhydrophobes des feuilles de lotus et les processus de coalescence des gouttelettes. Le principal avantage de cette technique est qu’une force à l’échelle des sous-micro-newtons peut être mesurée avec une résolution de l’échelle des nanonewtons. Cette méthode pourrait fournir un aperçu du processus de contact des structures gouttelettes et superhydrophobes.Et il peut également être appliqué à d’autres domaines de mesure de la micro-force. Les individus qui n’ont jamais effectué cette technique auront du mal parce que la distance entre les gouttelettes et les substrats superhydrophobiques est difficile à contrôler avec précision. Préparez le système de mesure sur un banc de laboratoire approprié.Au centre du système se trouve le porte-à-faux en silicium, qui est suspendu au-dessus d’un stade de nanopositionnement Z. Le porte-à-faux de cinq millimètres de long est monté à l’extrémité du support. Une caméra à grande vitesse est en place avec la ligne de mire perpendiculaire au porte-à-faux.Le stade de nanopositionnement Z a un support qui détient une électrode qui à ce stade. Enfin, un laser et un détecteur sensible à la position sont disposés pour mesurer la déflexion en porte-à-faux. Après avoir mesuré le gradient de capacitance, utilisez une alimentation dc contrôlée par ordinateur pour calibrer le levier optique.Ce schéma fournit andoverview de la configuration pour l’étalonnage. Une électrode de plaque est sur l’étape de nanopositionnement de Z. Il est de 100 micromètres au-dessous du porte-à-faux avec une longueur de chevauchement d’un demi millimètre.Le porte-à-faux et l’électrode forment un condensateur, avec l’attraction positive de l’alimentation dc reliée au porte-à-faux et la traction négative avec l’électrode de plaque. Ensuite, ajustez les positions relatives du laser, le détecteur sensible à la position et le porte-à-faux. Disposez-les de sorte que le faisceau laser est réfléchi par le porte-à-faux au détecteur.À l’ordinateur, réglez le taux d’acquisition des données de la tension de sortie du détecteur à un kilohertz. Dans le logiciel de commande d’alimentation DC, réglez la tension de démarrage à zéro volts. Réglez la tension d’extrémité à 125 volts.Avoir l’augmentation de tension par incréments de 25 volts. Maintenez chaque valeur de tension pendant cinq secondes. Comme la tension est variée, surveillez la sortie de tension du détecteur sensible à la position.Après cette séquence de mesures, effectuez une séquence analogue commençant par la tension à 125 volts et diminuant à zéro volts par incréments de 25 volts. Utilisez les données de cinq mesures complètes pour créer une parcelle dans laquelle la pente est la constante de proportionnalité entre la force d’interaction et la tension de sortie du détecteur sensible à la position. Pour se préparer aux mesures, déconnectez l’alimentation électrique de DC de la plaque et du porte-à-faux.Ensuite, travaillez avec l’étape du nanopositionnement Z. Identifiez l’électrode sur son support de plaque et retirez les deux en dévillant le support de la scène. À leur place, visser un nouveau support de plaque à l’étape z avant de continuer.Assurez-vous que la ligne de mire de la caméra à grande vitesse est perpendiculaire au porte-à-faux. Ensuite, obtenez une structure superhydrophobe pour le support de la plaque. Utilisez la structure avec un angle de contact de près de 180 degrés pour suspendre la gouttelette d’eau du porte-à-faux.Pour l’expérience, apposer cette structure sur le support de la plaque sur la scène Z. À l’aide d’une micro pipette, déposer une gouttelette d’eau de deux microlitres sur la structure superhydrophobe. Commencez maintenant à travailler avec le logiciel de phase de nanopositionnement.Dans ce logiciel, allez à la boîte de dialogue de vitesse et réglez la vitesse à 10 micromètres par seconde. Cliquez sur le bouton avant pour démarrer la gouttelette se déplaçant vers le haut. Cliquez sur arrêter lorsque la gouttelette entre en contact avec l’extrémité libre du porte-à-faux.Après une ou deux secondes, éloignez manuellement l’étape Z du porte-à-faux. Une gouttelette d’eau hémisphérique doit rester suspendue à la surface inférieure du porte-à-faux. Pour continuer, retirez la structure superhydrophobe du support de la plaque et obtenez un substrat superhydrophobe pour le remplacer.Ce substrat se compose d’un grain de cuivre pulvérisé sur des nanoparticules. Le substrat est collé sur un cylindre. Ce substrat a une fraction de grille de 46,18%Placez le substrat sur le support de la plaque.Ajustez la position du substrat superhydrophobe de sorte qu’il est de 100 micromètres de la gouttelette hémisphérique sur le porte-à-faux. Avec le détecteur, le laser et la caméra en marche, retournez travailler avec le logiciel de contrôle du nanopositionnement. Dans la boîte de dialogue de vitesse, réglez la vitesse à 10 micromètres par seconde.Cliquez sur le bouton avant pour démarrer le substrat se déplaçant vers le haut. Cliquez sur arrêter lorsque le substrat et la gouttelette entrer en contact. Cliquez sur le bouton arrière pour déplacer le substrat superhydrophobe vers le bas.Cliquez sur le bouton d’arrêt lorsque le substrat et la gouttelette sont séparés. Il existe différents scénarios représentés dans ces parcelles de interactions Force versets Temps. Tout d’abord se concentrer sur les données dans la courbe noire qui est pour le substrat avec la fraction de grille 46,18%Initialement, le substrat et la gouttelette sont loin d’être le contact.À ce stade, la force est nulle. Au fur et à mesure que la distance entre le substrat et la gouttelette diminue, une force répugnant se pose. Cela se reflète dans l’augmentation de la force.Une fois que le substrat et la gouttelette entrent en contact, la force entre les deux devient attrayante, conduisant à une diminution de la courbe que la gouttelette mouille progressivement le substrat par l’action capillaire. Finalement, le porte-à-faux oscille autour d’une position d’équilibre. Lorsque d’autres fractions de grille plus élevées sont utilisées, l’ampleur de la force entre la gouttelette et le substrat diminue.Tout en essayant cette procédure, il est important de se rappeler que la position pertinente entre laser, PSD, et le porte-à-faux ne peut pas être changée. Ce qui peut assurer l’exactitude des résultats de mesure. Après son développement, cette technique ouvre la voie à des recherches dans le domaine de la mesure de la force de tension pour explorer la force pendant les gouttelettes en contact avec le substrat dans l’air.

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Experiments on Ultrasonic Lubrication Using a Piezoelectrically-assisted Tribometer and Optical Profilometer

Les expériences sur les ultrasons lubrification aide d&#39;un Tribomètre piézoélectriquement-assistée et Profilomètre optique

Friction and wear are detrimental to engineered systems. Ultrasonic lubrication is achieved when the interface between two sliding surfaces is vibrated at ...

Methods for Measuring the Orientation and Rotation Rate of 3D-printed Particles in Turbulence

Méthodes de mesure de l&#39;orientation et de rotation Taux de particules dans Turbulence 3D-imprimés

Experimental methods are presented for measuring the rotational and translational motion of anisotropic particles in turbulent fluid flows. 3D printing ...

Standardized Method for Measuring Collection Efficiency from Wipe-sampling of Trace Explosives

Procédé normalisé de mesure de l&#39;efficacité de collecte de Wipe-échantillonnage des traces d&#39;explosifs

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common ...

Experimental Implementation of a New Composite Fabrication Method: Exposing Bare Fibers on the Composite Surface by the Soft Layer Method

Mise en œuvre expérimentale d’une nouvelle méthode de Fabrication Composite : exposer nus fibres sur la Surface Composite par la méthode de la couche molle

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional ...

Microfluidic Imaging Flow Cytometry by Asymmetric-detection Time-stretch Optical Microscopy (ATOM)

Microfluidic Imaging Flow Cytometry by Asymmetric-detection Time-stretch Optical Microscopy ATOM

Cytométrie de flux d&#39;imagerie microfluidique par détection asymétrique Microscopie optique à temps-étirement (ATOM)

Scaling the number of measurable parameters, which allows for multidimensional data analysis and thus higher-confidence statistical results, has been the ...

A Pipette-Tip Based Method for Seeding Cells to Droplet Microfluidic Platforms

Méthode fondée sur un embout de la Pipette pour semis de cellules aux plateformes microfluidiques Droplet

Amongst various microfluidic platform designs frequently used for cellular analysis, droplet-microfluidics provides a robust tool for isolating and ...

A Random-displacement Measurement by Combining a Magnetic Scale and Two Fiber Bragg Gratings

Une mesure de déplacement aléatoire en combinant une échelle magnétique et deux gratings de vantardise de fibre

Long-distance displacement measurements using optical fibers have always been a challenge in both basic research and industrial production. We developed ...