改进粘弹性流体分配的新方法

如果你曾经试图抬起过热,融化的奶酪覆盖的披萨切片,你毫无疑问遇到了从下一个披萨切片桥的漫长而俗气的琴弦。保持披萨切片和这些奶酪桥最终破裂,覆盖板,桌(甚至是您的腿部),薄薄的奶酪。虽然这只是披萨的一个小小的不便,但它是行业的长期存在,其中液体具有与熔化奶酪粘弹性粘弹性液体相似的液体 - 需要干净且迅速分配。

现在,科学家们开发了一种新技术,利用旋转来打破这些液体桥。他们的发现于2021年6月11日发表pnas.从电路板生产到食品加工,再到活体组织工程和3D打印,都能提高粘弹性流体的分配速度和精度。

粘弹性流体,如番茄酱、橡皮泥和牙膏,具有非常奇怪的特性——当被缓慢挤压时,它们像流体一样流动,但在更快的速度下,它们像弹性固体一样流动共同第一作者San To Chan说,他是冲绳理工学院研究生院(OIST)微/生物/纳米流体单元的博士生和JSPS DC2研究员。欧洲杯线上买球这些独特的特性使得调配这些液体相当困难。“

目前,工业上的标准方法是将喷嘴抬起,使其远离沉积液体的表面。虽然这有效地打破了桥,但它将沉积的液体吸引到一个又长又薄的峰,称为毛细管尾。如果液体桥在多个地方断裂,也会形成小液滴,称为卫星液滴。毛细管尾和卫星液滴可以污染产品或使电子芯片短路。

喷嘴缩回越高,毛细血管尾部越长,所以污染的机会越大成龙解释道。由于喷嘴不能太高,因此液体桥更厚,较长,距离整个分配过程减慢。“

为了克服这些挑战,陈和他的同事设计了一个简单的解决方案:而不是伸展液体桥,它可能会通过扭曲来稳定。

在研究中,研究团队在粘弹性硅油上测试了这个想法,比水粘稠的60,000倍。科学家们在上板和下板之间放置了一滴硅油。使用高速成像,他们发现,当通过旋转上板扭曲液体桥时,在液体桥的末端之间导致了一半的裂缝。然后,裂缝从边缘向内朝向中心向内铺展,在两个不形成毛细管尾部或卫星液滴中干净地切割桥。

重要的是,与通常需要使用常规收缩方法分配相同的流体的十秒钟相比,该过程大约需要一秒钟。

下一步,科学家们发现了导致液体桥在扭转下断裂的潜在机制。他们与埃因霍温理工大学的一个研究实验室合作,该实验室模拟了陈和他的同事们在实验中观察到的情况。模拟提供了关于液体桥如何反应的具体信息,验证了科学家们的猜测:裂缝是由“边缘断裂”引起的。

这是特别引人注目的,因为边缘断裂已经被描述为一种真正不受欢迎的现象,科学家试图阻止其发生微/生物/纳米流体组组长Simon Haward博士说。这是首次发现边缘断裂具有有益的应用。

在研究的下一阶段,该团队计划用不同的粘弹性流体进行实验,以证实同样的效果。他们还计划进一步提高点胶过程的速度,可能通过结合旋转和收回上板。

对于许多行业来说,从缩回到旋转的喷嘴相对容易的喷嘴交换,但它具有深远的影响资深作家沈绮颖教授说。更快速和更精确的液体分配可以降低能源消耗,更少的污染产品可能意味着更少的原材料使用。“

来源:https://www.oist.jp/

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