光､カメラ､挙動､液滴動力学の超高速世界､3Dプリンティングに

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April, 28, 2020, Leeds--1秒に25000フレームを撮るカメラを使って､2つの液滴が結合する瞬間を捉え､3Dプリンティングへの新たなアプリケーション研究を始める｡

カラーカメラの1つを液滴に下に､他方を横に設置して､同期システムは液滴の一方が他方を通過する瞬間を記録することができた｡これは､それらが融合した後､15ms以下の表面ジェットを形成する｡

リーズ大学(University of Leeds)Ph.D研究者､論文の主筆､Thomas Sykesによると､高速イメージングの利用により､液滴が相互作用する時の複雑な方法、つまり流体力学について新しい洞察が得られた。

Sykesによると、「新しい3Dプリンティング技術の背後にある化学は、表面に堆積される化学物質に関与するものである。われわれは、多くの場合、それらの化学物質を非常に特殊な方法で堆積する必要がある。例えば、液滴を隣接させる、あるいは一つの液滴を他の液滴に上に置く」

「他の場合、それらを完全に混合して、より複雑な構造を3Dプリントするために所望の反応を作り出す」。

望むような液滴の振る舞いを実現するために研究チームは、液滴の表面張力を変え、混合しやすくしたり、あるいは分離したままに留めようとしてきた。しかし、プリンティングプロセスでそれを起こす方法は、あまり理解されていない。

この研究では、2つの同期カメラを使うことで、チームは、表面および液滴の内部の両方に何が起こっているかを観察し、混合についての理解を深めることができた。

3Dプリンティングは、コンピュータプリンティングを起源とする新しい技術である。インクをページに印刷する代わりに、3Dプリンタは化学物質を層状に堆積して、コンピュータ支援設計システムから、物体を構築する。

研究者は、例えば研究室の組織工学用に高精度「スカフォールド」を3Dプリントすることで幅広いタイプの製品を製造できるようにしたいと考えている。その上に、人の組織を成長させることができる。

とは言え、その技術の大きな進歩は、化学物質が3Dプリンタによって堆積される際の反応の仕方をよく理解する必要がある。

「われわれは、高速動力学を捉えるだけのスピードでイメージングしながら、内部フローを顕在化させることができた。この実験セットアップにより、われわれは、液滴の表面張力を変化させながら、その振る舞いをどのように変えることができるかを可視化することができる」とDr Mark Wilsonは説明している。