Las imágenes 1 y 2 se tomaron con dos cámaras funcionando a hasta 25, 000 fotogramas por segundo. Las imágenes muestran lo que estaba sucediendo debajo de las gotas y hacia el costado. La secuencia comienza a la izquierda, inmediatamente después de que una gota se esparce sobre la otra. Se forma un chorro de superficie con una gota que parece moverse a través de la otra (después de unos 12 milisegundos) y mezclarse en el proceso. Pero las gotas no se mezclan. La cámara a un lado revela que una de las gotas está sentada sobre la otra. No se han mezclado debido a sus respectivas tensiones superficiales. Crédito:Universidad de Leeds
Cámaras que disparan hasta 25, Se han utilizado 000 fotogramas por segundo para capturar el momento en que dos gotas de líquido se unen y se mezclan, lo que abre la puerta a la investigación de nuevas aplicaciones para la impresión 3D.
Con una de las cámaras a color colocada 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, es decir, 15 milésimas de segundo, después de que se fusionaron.
Thomas Sykes, un doctorado investigador de la Universidad de Leeds y autor principal del estudio, dijo que el uso de imágenes de alta velocidad ha proporcionado una nueva perspectiva sobre la forma compleja en que se comportan las gotas cuando interactúan, una rama de la ciencia conocida como dinámica de fluidos.
Sr. Sykes, quien es parte del Centro de Formación Doctoral en Dinámica de Fluidos del Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC) en Leeds y del Instituto de Dinámica de Fluidos de Leeds, dijo:"La química detrás de las tecnologías emergentes de impresión en 3-D implica que los productos químicos se depositen en una superficie. A menudo necesitamos que esos productos químicos se coloquen de una manera muy específica, por ejemplo, es posible que deseemos que las gotitas queden una al lado de la otra o que una gotita descanse sobre otra.
"En otras ocasiones queremos que se mezclen por completo, para producir una reacción deseada para imprimir en 3D estructuras más complejas ".
Las imágenes 1 y 2 se tomaron con dos cámaras funcionando a hasta 25, 000 fotogramas por segundo. Las imágenes muestran lo que estaba sucediendo debajo de las gotas y hacia el costado. La secuencia comienza a la izquierda, inmediatamente después de que una gota se esparce sobre la otra. Se forma un chorro de superficie con una gota que parece moverse a través de la otra (después de unos 12 milisegundos) y mezclarse en el proceso. Pero las gotas no se mezclan. La cámara a un lado revela que una de las gotas está sentada sobre la otra. No se han mezclado debido a sus respectivas tensiones superficiales. Crédito:Universidad de Leeds
Para obtener el comportamiento de gota deseado, Los científicos han intentado alterar la tensión superficial de las gotitas, facilitando que se mezclen o se mantengan separados. Pero no se comprende bien 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 en el interior de las gotas y hacer una mejor evaluación de la mezcla.
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 dos gotas impactan y te quedaste preguntándote si se han mezclado o si una gota acaba de pasar sobre la otra. Tener dos cámaras grabando la interacción de las gotas desde diferentes puntos de vista responde a esa pregunta ".
El estudio es una colaboración entre investigadores de la Universidad de Leeds, Universidad de Oxford y la Universidad Queen Mary de Londres y los hallazgos se han publicado en la revista Fluidos de revisión física.
La imagen es un GIF que muestra la interacción de las gotas desde abajo. Crédito:Universidad de Leeds
Tendencias futuras en impresión 3-D
Impresión 3d, también conocida como fabricación aditiva, es una tecnología emergente que tiene sus raíces en la impresión por computadora. En lugar de poner tinta en una página, Las impresoras 3-D depositan productos químicos en capas para construir un objeto, a menudo de un sistema de diseño asistido por computadora.
Los científicos esperan ampliar la gama y el tipo de productos que se pueden fabricar mediante impresión 3D, por ejemplo, "Andamios" de alta precisión para la ingeniería de tejidos en el laboratorio, en el que se puede cultivar tejido humano. Pero los avances significativos en la tecnología requieren una comprensión más clara de la forma en que los productos químicos reaccionan cuando son depositados por una impresora 3D.
Dr. Mark Wilson, un profesor asociado en Leeds y supervisor principal del proyecto, dijo:"Las técnicas de imagen desarrolladas han abierto una nueva ventana a la tecnología de gotas".
"Pudimos exponer los flujos internos, mientras toma imágenes a una velocidad suficiente para capturar la dinámica rápida. Esta configuración experimental nos permite visualizar cómo, alterando la tensión superficial de las gotitas, podemos alterar su comportamiento ".
