NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/fom-historie/jaarverslagen/hoogtepunten/hoogtepunten2013/contact-line-control-during-wetting-dewetting-nr-i20/

Geprint op :
14 december 2018
16:01:29

Er komen steeds meer nieuwe toepassingen voor inkjetprinten, waaronder 3D printen en het printen van functionele materialen zoals medicijnen of metalen. Bij deze nieuwe vormen van printen worden vloeistoffen met zeer uiteenlopende eigenschappen gebruikt. Voor de ontwikkeling van deze technologieën is het daarom van belang dat we de manier waarop druppels vormen goed begrijpen. De onderzoekers van dit FOM-programma hebben een methode ontwikkeld om de beweging van de inktdruppels zeer nauwkeurig te bestuderen.

Fotoreeks
Het bestuderen van inktdruppels is erg uitdagend. De druppels zijn minuscuul – ongeveer tien biljoensten van een liter. Daarbij vliegen ze met snelheden tot wel 10 meter per seconde door de lucht. Toch kunnen de onderzoekers microscopische beelden van de druppels maken. Zij voorkomen bewegingsonscherpte op deze foto's door lichtpulsen van slechts 8 nanoseconden (acht miljarden van een seconde) te gebruiken. De tijd tussen twee foto's is slechts 600 nanoseconden.

Aan de hand van de foto's bepalen de natuurkundigen eerst waar de vloeistof zich in de lucht bevindt. Vervolgens berekenen zij het volume van de druppels per pixel op de foto, waardoor ze het totaalvolume met een nauwkeurigheid van 0,1 biljoenste van een liter kunnen bepalen. Ten slotte wordt de snelheid van de inktdruppel bepaald uit de verplaatsing van de vloeistof en de tijd tussen twee foto's.

Bevestiging

De in dit programma ontwikkelde methode is bevestigd door de metingen te vergelijken met theoretisch berekeningen. Voor deze berekeningen is een benadering nodig die aanneemt dat alle vloeistof in de druppel dezelfde richting op stroomt. Het gemeten druppelprofiel en de druppelsnelheid zijn als beginsituatie in het theoretisch model opgenomen. Het model berekent vervolgens hoe de druppel zich in de tijd ontwikkelt. Het experiment en de theorie blijken goed overeen te komen. De dynamica van een vliegende inktdruppel kan dus tot in detail worden bestudeerd met deze nieuwe methode.

Volgens de onderzoekers is de methode uit te breiden voor niet-Newtoniaanse vloeistoffen: vloeistoffen die zich onder schuifspanningen anders gedragen als water.