Las cámaras que disparan hasta 25,000 cuadros por segundo se han utilizado para capturar el momento en que dos gotas de líquido se unen y mezclan, y está abriendo la investigación sobre nuevas aplicaciones para la impresión 3D.
Con una de las cámaras en color colocadas debajo de las gotas y la otra a un lado, el sistema sincronizado pudo registrar el momento en que una de las gotas pasó sobre la otra, creando un chorro de superficie que se formó en menos de 15 milisegundos, esoes 15 milésimas de segundo, después de que se fusionaron.
Thomas Sykes, investigador de doctorado en la Universidad de Leeds y autor principal del estudio, dijo que el uso de imágenes de alta velocidad ha proporcionado una nueva visión de la forma compleja en que se comportan las gotitas cuando interactúan, una rama de la ciencia conocida como fluidodinámica.
El Sr. Sykes, que forma parte del Centro de Formación Doctoral en Dinámica de Fluidos del Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas EPSRC de Leeds y el Instituto de Dinámica de Fluidos de Leeds, dijo: "La química detrás de las tecnologías emergentes de impresión 3D implica tenerproductos químicos depositados en una superficie. A menudo necesitamos que esos productos químicos se coloquen de una manera altamente específica, por ejemplo, podemos querer que las gotas descansen una al lado de la otra o que una gota descanse sobre otra.
"En otras ocasiones queremos que se mezclen por completo, para producir una reacción deseada a la impresión en 3D de estructuras más complejas"
Para obtener el comportamiento deseado de las gotas, los científicos han tratado de alterar la tensión superficial de las gotas, haciéndolas más fáciles de mezclar o permanecer separadas. Pero no se sabe cómo hacer que eso suceda en el proceso de impresión.
En el estudio, el uso de dos cámaras sincronizadas permitió a los científicos ver lo que estaba sucediendo tanto en la superficie como dentro de las gotitas y hacer una mejor evaluación de la mezcla.
El Dr. Alfonso Castrejón-Pita, profesor asociado y coautor del estudio con sede en la Universidad de Oxford, agregó: "En el pasado, ha habido casos en los que impactan dos gotas y te preguntas si se han mezclado o no".tiene una gota que acaba de pasar sobre la otra. Hacer que dos cámaras graben la interacción de la gota desde diferentes puntos de vista responde a esa pregunta ".
El estudio es una colaboración entre investigadores de la Universidad de Leeds, la Universidad de Oxford y la Universidad Queen Mary de Londres y los hallazgos han sido publicados en la revista Fluidos de revisión física .
Tendencias futuras en la impresión 3D
La impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, es una tecnología emergente que tiene sus raíces en la impresión por computadora. En lugar de colocar tinta en una página, las impresoras 3D depositan productos químicos en capas para construir un objeto, a menudo desde una computadorasistema de diseño.
Los científicos esperan ampliar la gama y el tipo de productos que pueden fabricarse mediante impresión 3D, por ejemplo, "andamios" de alta precisión para la ingeniería de tejidos en el laboratorio, en los que se puede cultivar tejido humano. Pero avances significativos en la tecnologíarequiere una comprensión más clara de la forma en que los productos químicos reaccionan cuando son depositados por una impresora 3D.
El Dr. Mark Wilson, profesor asociado de Leeds y supervisor principal del proyecto, dijo: "Las técnicas de imagen desarrolladas han abierto una nueva ventana sobre la tecnología de gotas".
"Pudimos exponer los flujos internos, mientras tomábamos imágenes a una velocidad suficiente para capturar la dinámica rápida. Esta configuración experimental nos permite visualizar cómo, al alterar la tensión superficial de las gotas, podemos alterar su comportamiento".
La investigación fue financiada por el Centro EPSRC de Formación Doctoral en Dinámica de Fluidos en Leeds. La colaboración entre Leeds, Oxford y Queen Mary fue financiada por la Red de Fluidos del Reino Unido financiada por EPSRC.
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Materiales proporcionado por Universidad de Leeds . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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