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利兹大学的博士研究员,这项研究的第一作者托马斯赛克斯说,高速成像的使用为研究液滴在相互作用时的复杂行为提供了新的见解,这是一门被称为流体力学的科学分支。

赛克斯是利兹大学工程与物理科学研究委员会(EPSRC)流体动力学博士培训中心和利兹流体动力学研究所的成员,他表示:“新兴3D打印技术背后的化学成分包括将化学物质沉积到表面,我们通常需要这些化学物质以高度特定的方式定位,例如,我们可能希望液滴并排躺在一起,或者让一个液滴附着在另一个液滴上。”

“在其他情况下,我们希望它们完全混合在一起,以产生对3D打印更复杂结构的理想反应。”

为了获得理想的液滴行为,科学家们试图改变液滴的表面张力,使它们更容易混合或保持分离。但是,如何在打印过程中实现这一点,人们对此知之甚少。

在这项研究中,两台同步相机的使用使科学家能够观察液滴表面和内部发生的情况,并对混合进行更好的评估。

这项研究的联席作者、牛津大学(University Of Oxford)副教授阿方索·卡斯特雷洪·皮塔博士(Alfonso Castrejón Pita)补充道:“过去,有两种情况发生过,两个液滴碰撞,而您却想知道它们是混合的还是有一个液滴刚刚越过另一个液滴。让两台摄像机从不同的角度记录液滴的相互作用就回答了这个问题。”

这项研究是利兹大学、牛津大学和伦敦玛丽皇后大学的研究人员合作进行的,研究结果已经发表在《Physical Review Fluids》杂志上。

成像技术如何影响3d打印的未来趋势

3D打印,也被称为增材制造,是一种新兴的技术,其根源在于计算机打印。3D打印机不把墨水放在页面上,而是将化学物质层层放置,以建立一个物体,通常是通过计算机辅助设计系统。

科学家们希望扩大3D打印可以制造的产品的范围和类型,例如,在实验室中为组织工程提供高精度的“支架”,在此基础上可以生长人体组织。但是,这项技术的重大进步需要更清楚地了解化学物质被3D打印机沉积时的反应方式。

利兹大学副教授、该项目的首席主管马克·威尔逊博士说:“成像技术的发展为液滴技术打开了一个新的窗口。”

“我们能够揭露内部流动,同时以足够的速度拍摄快速动力学。这个实验装置使我们能够想象如何通过改变液滴的表面张力来改变它们的行为。”

这项研究由利兹EPSRC流体力学博士培训中心资助。利兹、牛津和伦敦玛丽皇后大学之间的合作是由EPSRC资助的英国流体网络资助的。

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