Les images 1 et 2 ont été prises avec deux caméras fonctionnant jusqu'à 25, 000 images par seconde. Les images montrent ce qui se passait sous les gouttelettes et sur le côté. La séquence commence à gauche, immédiatement après qu'une gouttelette se soit propagée dans l'autre. Un jet de surface se forme avec une goutte semblant se déplacer à travers l'autre (après environ 12 millisecondes) et se mélanger au cours du processus. Mais les gouttelettes ne se mélangent pas. La caméra sur le côté révèle qu'une des gouttelettes est juste assise sur l'autre. Ils ne se sont pas mélangés en raison de leurs tensions de surface respectives. Crédit :Université de Leeds
Caméras tirant jusqu'à 25, 000 images par seconde ont été utilisées pour capturer le moment où deux gouttelettes de liquide se rejoignent et se mélangent, et cela ouvre la voie à la recherche de nouvelles applications pour l'impression 3D.
Avec l'une des caméras couleur positionnée sous les gouttelettes et l'autre sur le côté, le système synchronisé a pu enregistrer le moment où l'une des gouttelettes est passée sur l'autre, créant un jet de surface qui s'est formé moins de 15 millisecondes, soit 15 millièmes de seconde, après leur fusion.
Thomas Sykes, un doctorat chercheur à l'Université de Leeds et auteur principal de l'étude, a déclaré que l'utilisation de l'imagerie à grande vitesse a fourni un nouvel aperçu de la manière complexe dont les gouttelettes se comportent lorsqu'elles interagissent, une branche de la science connue sous le nom de dynamique des fluides.
Monsieur Sykes, qui fait partie à la fois du Centre de formation doctorale en dynamique des fluides du Conseil de recherche en génie et en sciences physiques (EPSRC) à Leeds et du Leeds Institute for Fluid Dynamics, a déclaré : « La chimie derrière les technologies d'impression 3D émergentes implique le dépôt de produits chimiques sur une surface. Nous avons souvent besoin que ces produits chimiques soient positionnés de manière très spécifique, par exemple, nous pouvons souhaiter que les gouttelettes se trouvent côte à côte ou qu'une gouttelette repose sur une autre.
"À d'autres occasions, nous voulons qu'ils se mélangent complètement, pour produire une réaction souhaitée pour imprimer en 3D des structures plus complexes."
Les images 1 et 2 ont été prises avec deux caméras fonctionnant jusqu'à 25, 000 images par seconde. Les images montrent ce qui se passait sous les gouttelettes et sur le côté. La séquence commence à gauche, immédiatement après qu'une gouttelette se soit propagée dans l'autre. Un jet de surface se forme avec une goutte semblant se déplacer à travers l'autre (après environ 12 millisecondes) et se mélanger au cours du processus. Mais les gouttelettes ne se mélangent pas. La caméra sur le côté révèle qu'une des gouttelettes est juste assise sur l'autre. Ils ne se sont pas mélangés en raison de leurs tensions de surface respectives. Crédit :Université de Leeds
Pour obtenir le comportement souhaité des gouttelettes, les scientifiques ont essayé de modifier la tension superficielle des gouttelettes, ce qui leur permet de se mélanger ou de rester séparés plus facilement. Mais comment y parvenir dans le processus d'impression est mal compris.
Dans l'étude, l'utilisation de deux caméras synchronisées a permis aux scientifiques de voir ce qui se passait à la fois à la surface et à l'intérieur des gouttelettes et de mieux évaluer le mélange.
Dr Alfonso Castrejón-Pita, professeur agrégé et co-auteur de l'étude basée à l'Université d'Oxford, a ajouté :« Dans le passé, il y a eu des cas où deux gouttelettes ont eu un impact et vous vous êtes demandé si elles se sont mélangées ou si une gouttelette vient de passer par-dessus l'autre. Avoir deux caméras qui enregistrent l'interaction des gouttelettes à partir de différents points de vue répond à cette question."
L'étude est une collaboration entre des chercheurs de l'Université de Leeds, l'Université d'Oxford et l'Université Queen Mary de Londres et les résultats ont été publiés dans la revue Fluides d'examen physique.
L'image est un GIF montrant l'interaction des gouttelettes par le dessous. Crédit :Université de Leeds
Tendances futures de l'impression 3D
impression en 3D, également appelée fabrication additive, est une technologie émergente qui a ses racines dans l'impression informatique. Au lieu de mettre de l'encre sur une page, Les imprimantes 3D déposent des produits chimiques en couches pour construire un objet, souvent à partir d'un système de conception assistée par ordinateur.
Les scientifiques espèrent étendre la gamme et le type de produits pouvant être fabriqués par impression 3D, par exemple, des "échafaudages" de haute précision pour l'ingénierie tissulaire en laboratoire, sur lesquels les tissus humains peuvent être cultivés. Mais les avancées technologiques significatives nécessitent une meilleure compréhension de la façon dont les produits chimiques réagissent lorsqu'ils sont déposés par une imprimante 3D.
Dr Mark Wilson, professeur agrégé à Leeds et superviseur principal du projet, a déclaré:"Les techniques d'imagerie développées ont ouvert une nouvelle fenêtre sur la technologie des gouttelettes."
« Nous avons pu exposer les flux internes, tout en imageant à une vitesse suffisante pour capturer la dynamique rapide. Ce montage expérimental nous permet de visualiser comment, en modifiant la tension superficielle des gouttelettes, nous pouvons modifier leur comportement.
