Summary
Syftet med protokollet är att undersöka samspelet mellan droppar och superhydrofoba substrat i luften. Detta inkluderar kalibrering av mät systemet och mätning av interaktions kraft vid superhydrofoba substrat med olika rutnäts fraktioner.
Abstract
Syftet med detta dokument är att undersöka samspelet kraft mellan droppar och super-hydrofoba substrat i luften. Ett mät system baserat på en optisk spakmetod är utformat. En millimetrisk grenställ används som en kraft känslig komponent i mät systemet. För det första är den optiska styrspakskänsligheten kalibrerad med hjälp av elektro statisk kraft, vilket är det kritiska steget för att mäta interaktions kraft. För det andra, tre Super-hydrofoba substrat med olika rutnät fraktioner är beredda med nanopartiklar och koppar galler. Slutligen mäts interaktions krafterna mellan små droppar och superhydrofoba substrat med olika rutnäts fraktioner av systemet. Denna metod kan användas för att mäta kraften på skalan av sub-micronewton med en upplösning på skalan av nanonewton. Den fördjupade studien av kontakt processen för droppar och superhydrofoba strukturer kan bidra till att förbättra produktions effektiviteten i beläggning, film och tryck. Kraft mätnings systemet som utformats i detta papper kan också användas i andra fält av mikrokraft mätning.
Introduction
Kontakten mellan en droppe och en super-hydrofoba yta är mycket vanligt i det dagliga livet och industriell produktion: vattendroppar glider från ytan av Lotus blad1,2, och en vatten strider reser snabbt över vattnet3 ,4,5,6. En super-hydrofoba beläggning på utsidan av ett fartyg kan bidra till att minska korrosions graden av fartyget och minska motståndet i navigeringen7,8,9,10. Det finns ett stort värde för industriell produktion och bionik forskning i att studera kontakt processen mellan en droppe och en super-hydrofoba yta.
För att observera spridnings processen av droppar på en solid yta, använde Biance en höghastighets kamera för att fotografera kontakt processen och fann att varaktigheten av Tröghets regimen i huvudsak fastställs av DROPP storlek11. Eddi fotograferade kontakt processen mellan droplet och den genomskinliga plattan från botten och sidan med hjälp av en höghastighets kamera, som utförligt avslöjade variationen av kontaktradie av trög flytande droplet med tid12. Paulsen kombinerade en elektrisk metod med hög hastighet kamera observation, vilket minskar responstiden till 10 ns13,14.
Atomic Force mikroskopi (AFM) har också använts för att mäta samspelet kraft mellan droplet/bubbla och solida ytor. Vakarelski använde en AFM grenställ för att mäta interaktions krafterna mellan två små bubblor (ca 80-140 μm) i vatten lösning under kontrollerade kollisioner på skalan av mikrometer till nanometer15. Shi används en kombination av AFM och reflektion interferens kontrast mikroskopi (RICM) att samtidigt mäta samspelet kraft och spatiotemporal utvecklingen av tunna vatten film mellan en luft bubbla och glimmerytor av olika hydrofobicitet 16,17.
Men eftersom kommersiella cantispakar som används i AFM är för små, skulle laser fläck bestrålas på grenställ dränkas av droppar eller bubblor. AFM har svårt att mäta samspelet kraft mellan droppar och droppar/substrat i luften.
I detta dokument är ett mät system baserat på en optisk spakmetod utformat för att mäta interaktions kraften mellan droppar och superhydrofoba substrat. Kraft känsligheten hos den optiska spaken (SOL) kalibreras med elektro statisk kraft18, och sedan mäts interaktions krafterna mellan droppar och olika superhydrofoba substrat av mät systemet.
Mät systemets schematiska diagram visas i figur 1. Laser och positions känslig detektor (PSD) utgör den optiska spaken systemet. En millimetrisk kisel-grenställ används som en känslig komponent i systemet. Underlaget är fast på nanopositionering z-steget, som kan röra sig i vertikal riktning. När substratet närmar sig droplet, gör växel verkan kraft grenställ att böja. Sålunda, positionen av lasern fläck på PSD vilja ändra, och produktionen spänningen av PSD vilja ändra. Utspänningen för PSD Vp är proportionell mot interaktions styrkan Fi, som visas i EQ. (1).
1
För att erhålla växel verkan styrkan måste SOL kalibreras först. Den elektro statiska kraften används som standard kraft vid kalibreringen av SOL. Som framgår av figur 2utgör grenställ och elektroden en parallell plattkondensator, som kan generera elektro statisk kraft i vertikal riktning. De elektro statiska kraft Fes bestäms av spänningen i DC strömförsörjning Vs, som visas i EQ. (2)19,20,21.
2
där C är kapacitans av parallell plattan kondensator, z är förskjutningen av grenställ fri ände, och dC/dz kallas kapacitans lutning. Kapacitansen kan mätas med kapacitansbron. Det matematiska förhållandet mellan C och z kan förses med en kvadratisk polynom, som visas i EQ. (3).
3
där Q, P och CT är koefficienterna för den kvadratiska termen, den primära termen och den konstanta termen respektive. Därför kan den elektro statiska kraften Fes uttryckas som EQ. (4).
4
Eftersom överlappnings området av två plattor av kondensatorn är mycket liten, den elastiska kraft agerat på grenställ kan uttryckas som EQ. (5), enligt Hooke ' s lag:
5
där k är styvheten i cantilever.
När den elastiska kraften och den elektro statiska kraften som appliceras på grenställ är lika (dvs. fi = fes), är grenställ i jämvikt. EQ. (6) kan härledas från EQs. (1), (2) och (5):
6
För att minska osäkerheten i kalibrerings resultaten används en differensmetod för att beräkna SOL. Resultaten av två experiment tas som VS1, vP1 och vS2, vP2och ersätts i EQ. (6):
7
Omformning av ekvationerna och subtrahera den lägre ekvationen från den övre ekvationen i EQ. (7), parametrarna Q och k elimineras. Därefter erhålls kalibrerings formeln för SOL , som visas i EQ. (8):
8
Utför en serie experiment, kurvan ritas med P (1/vP1-1/vP2) som ordinate och 2 (1/vS12-1/VS22) som Abscissa. Lutningen på kurvan är SOL.
Efter att ha fått SOLkommer elektroden att bytas ut mot olika superhydrofoba substrat. Interaktions krafterna mellan droppar och superhydrofoba substrat kommer att mätas med det system som visas i figur 1.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. montering av SOL kalibrerings system
- Montera SOL kalibrerings systemet enligt det schematiska diagrammet som visas i figur 2.
- Fäst lasern till ett stöd, vilket gör vinkeln mellan lasern och den horisontella riktningen vara 45 °.
- Fix PSD till ett annat stöd, vilket gör PSD vinkel rätt mot lasern. Anslut PSD till data insamlings enheten och data insamlings enheten till datorn.
Obs: dessa vinklar bestäms av försöks ledaren visuella mätning och behöver inte vara exakt 45 ° eller 90 °. - Fäst den bredare änden av grenställ till en anläggning enhet medan den andra änden är upphängd. Fixera anordnings anordningen till en tvådimensionell förskjutnings fas med hög precision.
Måtten på grenställ visas i figur 3. - Fäst plattelektroden på nanopositioneringsz-steget med en fast spännings anordning.
Obs: nanopositioneringen z-Stage kan få elektroden att röra sig längs z-axeln med en förskjutnings upplösning på 1 Nm. - Anslut den positiva Polen på den kapacitiva bryggan med grenställ och minus Polen med plattan elektroden.
- Installera en höghastighets kamera, vars sikt linje är vinkel rät mot uthaken.
- Justera plattelektrodens läge, vilket gör att det vertikala avståndet mellan plattelektroden och grenställ är ca 100 μm, och överlappnings längden ca 0,5 mm.
Obs: dessa avstånd kontrol leras av bild behandling.
2. mätning av kapacitans lutning
- Använd datorn för att styra kapacitans bron för att samla in kapacitans förändringar mellan plattelektrod och grenställ i real tid. Ställ in samplings frekvensen på 0,5 Hz.
- Kontrol lera nanopositioning z-steg av datorn för att driva plattan elektroden till steg uppåt med ett steg på 10 μm och ett steg antal 6 och stanna i 10 s efter varje rörelse.
- Ändra plattelektrodens rörelse riktning nedåt och upprepa steg 2,2.
- Bestäm förhållandet mellan kapacitans och förskjutning av plattelektroden i mät resultatet, och få värdet av P enligt EQ. (3).
- Upprepa steg 2.1 – 2.4 5x och beräkna medelvärdet av P.
3. kalibrering av den optiska spaken
- Koppla bort anslutningen mellan den kapacitiva bryggan och cantilever/plattelektroden.
- Anslut den positiva Polen på likströms försörjningen med grenställ och minus Polen med plattelektroden.
- Justera den relativa positionen mellan laser, PSD och grenställ för att göra lasern reflekteras på PSD av grenställ.
Obs: laser fläcken är en cirkel ca 2 mm i diameter. - Kontrol lera DC strömförsörjning via dator för att tillämpa spänning varierande med tiden på parallell plattan kondensator. Samtidigt, samla in utspänningen av PSD i real tid av data insamlings enheten.
- Ställ in samplings frekvensen för data insamlings enheten på 1 000 Hz.
- Ställ in den initiala spänningen för DC-strömtillförseln till 0 V och håll kvar i 5 s.
- Öka spänningen med 25 V och håll kvar i 5 s.
- Upprepa steg 3.4.3 4x tills spänningen stiger till 125 V.
- Sänk spänningen med 25 V och håll kvar i 5 s.
- Upprepa steg 3.4.5 4x tills spänningen sjunker till 0 V.
- Bestäm förhållandet om utspänningen för PSD och DC matnings spänningen i mät resultatet, och få värdet av SOL enligt EQ. (8).
- Upprepa steg 3.4 – 3.5 5x och beräkna det genomsnittliga värdet av SOL.
4. beredning av superhydrofoba substrat
- Förbered tre cirkulära koppar nät med samma diameter på 3 mm och olika rutnäts fraktioner. Deras rutnäts fraktioner är 46,18%, 51,39% respektive 58,79%.
Obs: dessa koppar galler är kommersiella produkter som köptes. - Spraya nanopartiklarna på tre koppar galler för att få superhydrofoba substrat med mikrostruktur och hydrofobicitet.
- Spraya baslack på koppar nätet.
- Spraya överlack på koppar nätet när den första pälsen är torr.
Obs: nanopartiklarna är förpackade i en burk med ett sprayhuvud. Nanopartiklarna sprayas genom att man trycker på Sprayhuvudet när det används.
- Limma koppargaller på sidan av cylindrar med en diameter på 3 mm för att få en yta Super-hydrofoba struktur med en krökning på 1/3 mm-1.
5. mätning av interaktions kraften mellan droppar och superhydrofoba substrat
- Koppla bort anslutningen mellan DC-strömförsörjningen och cantilever/plattelektroden. Ta bort plattelektroden från nanopositioneringen z-steget.
- Fäst en plattstöd till nanopositioning z-steget.
- Installera en höghastighets kamera, vars sikt linje är vinkel rät mot uthaken.
- Suspendera en droppe på den nedre ytan av fri änden av cantilever.
- Placera en super-hydrofoba struktur med en kontakt vinkel på nästan 180 ° på plattan stöd.
- Placera en 2 μL DROPP på den superhydrofoba strukturen med hjälp av en mikropipett.
- Kontrol lera nanopositioning z-scenen med hjälp av program vara (t. ex., PIMikroMove) för att driva droplet att röra sig uppåt.
- Ange hastigheten till 10 μm/s i dialog rutan.
- Klicka på framåt -knappen och droplet börjar röra sig uppåt.
- Klicka på stopp knappen när DROPP kontakten är i kontakt med fri änden av uthändingen.
- Stanna för 1 eller 2 s, och sedan kontrol lera nanopositioning z-steget för att driva den super-hydrofoba struktur bort från cantilever.
Obs: eftersom kisel grenställ är hydrofila, är droplet upphängd på den nedre ytan av den fria änden av grenställ, bildar en halv sfärisk droppe med en diameter på ca 0,5 mm. - Ta bort den super-hydrofoba strukturen med en kontakt vinkel på nästan 180 ° från plattan stöd.
- Placera det superhydrofoba underlaget med en rutnäts fraktion på 46,18% på plattans stöd.
- Justera placeringen av plattan stöd, vilket gör det vertikala avståndet mellan super-hydrofoba substrat och den hemisfäriska droplet vara ca 100 μm.
Obs: avståndet kontrol leras av bild behandling. - Slå på PSD, laser och hög hastighet kamera.
- Kontrol lera data insamlings enheten av datorn för att samla in utspänningen för PSD i real tid. Ställ in samplings frekvensen på 100 kHz.
- Ställ in hastigheten till 10 μm/s i program varan, och klicka sedan på framåt -knappen, så att den super-hydrofoba substrat rör sig gradvis närmare droplet.
- Klicka på stopp knappen när det superhydrofoba underlaget och DROPP kontakten.
- Ställ in hastigheten till 10 μm/s i program varan, och klicka sedan på tillbaka -knappen för att köra super-hydrofoba substrat att flytta nedåt.
- Klicka på stopp knappen när det superhydrofoba underlaget separeras från droplet.
- Rita kurvan för utspänningen av PSD varierar med tiden.
- Upprepa steg 5.4 – 5.13 med superhydrofoba substrat med rutnäts fraktioner på 51,39% och 58,79%.
- Analysera relationen mellan interaktions kraft och Rutnäts fraktion av superhydrofoba substrat.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Förskjutningen av plattelektroden och motsvarande kapacitans mellan grenställ och elektroden mätt i ett experiment visas i tabell 1. Förhållandet mellan kapacitans C och förskjutning z är monterat av kvadratisk polynom med hjälp av polyfit-funktionen i MATLAB, som visas i figur 4. Den första orderkoefficienten P kan erhållas genom tillpassnings funktionen. Det slutliga värdet av P är 0,2799 pF/mm, vilket är genomsnittet beräknas från tio experimentella resultat.
Matnings spänningen och motsvarande utgångs spänning för PSD i ett experiment visas i tabell 2. Förhållandet mellan utgångs spänningen för PSD vp och matnings spänningen vs är monterad med linjär funktion, som visas i figur 5, där vP1 och vP2 är skillnaderna mellan mellan de uppmätta värdena och VP0 (det initiala värdet av utspänningen för PSD vid Vs= 0). SOL kan erhållas genom kurvans lutning i figur 5. Det slutliga värdet av SOL är 8,847 Μn/V, vilket är medelvärdet beräknat från tolv experimentella resultat.
Kurvor av uppmätta interaktions krafter mellan droppar och superhydrofoba substrat som varierar med tiden visas i figur 6. Interaktions krafterna beräknas med EQ. (1), där Vp är skillnaderna mellan de uppmätta utspänningar av PSD och INITIALA utspänningar av PSD.
Före punkt A har underlaget inte kontaktat med droplet, så interaktions styrkan är 0. I etapp AB är avståndet mellan substratet och DROPP delen mycket litet. På grund av påverkan av aerodynamik, kommer det att finnas en motbjudande kraft mellan underlaget och droplet, som visar en stigande kurva i figuren. Punkt B är den kritiska punkt där substratet och DROPP kontakten börjar ta kontakt. Efter punkt B blir interaktions styrkan mellan dem attraktiv kraft. I steg BC, droppar droplet gradvis den super-hydrofoba substrat under verkan av kapillärkraft. Den grenställ kommer att böja nedåt i detta skede, visar en minskande kurva i figuren. Vid punkt C når systemet jämvikt igen, och cantispaken börjar svänga i jämvikts läget.
Som visas i figur 6, minskar interaktions kraften mellan droplet och underlaget med ökningen av rutnäts fraktionen. Anledningen är att kontakten mellan droppar och superhydrofoba substrat är en process för att frigöra energi. Hydrofobicity av substratet är positivt korrelerad med rutnätet fraktion. Ju starkare hydrofobicity är, desto mindre energi frigörs under kontakt, så kontakt kraften är mindre.
Under experimentet fann vi att den motbjudande kraften bara existerar i kontakt processen mellan droplet och underlaget med en rutnäts fraktion på 46,18%. Med förhöjningen av hydrophobicity, ytbehandlar ytbehandla energin av substraten minskningar. När den motbjudande kraften inte kan nå systemets upplösning är det svårt att mäta den motbjudande kraften.
Styrkan i kraften är i en direkt relation med droplet-volymen. Ett kompletterande experiment utfördes för att illustrera relationen mellan interaktions kraft och droplet-volym. Tre droppar i olika storlekar användes i kontakt experimentet, som visas i figur 7. Volymen av droplet (a), (b) och (c) är 0,0135 μL, 0,0087 μL respektive 0,0073 μL. I experimentet mäts volymen av droppar genom byte av PSD utspänningen. PSD utspänningar före och efter upphängning av droplet av grenställ mäts, och deras skillnad Vd multipliceras med SOL för att få gravitationen av droplet. Volymvärdet för droplet konverteras med tyngd kraften. Substratet med en rutnäts fraktion på 51,39% används i experimenten. Den uppmätta interaktions styrkan mellan de tre dropparna och substratet visas i figur 8. Det är uppenbart att interaktions styrkan ökar med ökningen av droplet-volymen.
Figur 1: Mät systemet för interaktions kraft. Det schematiska diagrammet av mät systemet baserat på optisk spak metod för mätning av samspelet mellan droppar och super-hydrofoba substrat. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2: kalibrerings systemet för SOL. Det schematiska diagrammet av systemet som utformats för kalibrering av kraft känsligheten hos optisk spak med hjälp av elektro statisk kraft. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3: måtten på den millimetriska cantilever. Uppifrån och höjd vy av millimetrisk cantilever. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4: förhållandet mellan kapacitans och förskjutning. Den kvadratiska polynom monterings kurvan för kapacitans C och förskjutning z i kalibrerings experimentet. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 5: förhållandet mellan utgångs spänningen för PSD och matnings spänningen. Den linjära monterings kurvan för P (1/VP1-vP2) och 2 (1/vS12-vS22) enligt EQ. (8). Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 6: Mät resultat för interaktions kraft. Interaktionen tvingar mellan droppar och superhydrofoba substrat med olika rutnäts fraktioner i luften. Olika färger representerar olika rutnäts fraktioner. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 7: bilder av tre droppar av olika volymer som används i experimentet. Volymen av droppar (a), (b) och (c) är 0,0135 μL, 0,0087 μL respektive 0,0073 μL. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 8: interaktions kraft mellan de tre dropparna av olika volymer och substratet. Olika färger representerar olika droppar. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
| Tid (er) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
| Förskjutning (μm) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
| Kapacitans (pF) | 2,399 | 2,402 | 2,406 | 2,411 | 2,416 | 2,422 | 2,429 |
| Tid (er) | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 | |
| Förskjutning (μm) | 50 | 40 | 30 | 20 | 10 | 0 | |
| Kapacitans (pF) | 2,422 | 2,416 | 2,411 | 2,407 | 2,403 | 2,400 |
Tabell 1: kalibrerings resultat för kapacitans lutning. Förskjutningen av plattelektroden och motsvarande kapacitans mellan grenställ och elektroden i ett experiment.
| Tid (er) | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
| Matnings spänning (V) | 0 | 25 | 50 | 75 | 100 | 125 |
| Utspänning av PSD (V) | -3,5757 | -3,5656 | -3,5327 | -3,4797 | -3,3775 | -3,1733 |
| Tid (er) | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | |
| Matnings spänning (V) | 100 | 75 | 50 | 25 | 0 | |
| Utspänning av PSD (V) | -3,3765 | -3,4786 | -3,5321 | -3,5644 | -3,5755 |
Tabell 2: kalibrerings resultat för SOL. Matnings spänningen och motsvarande utspänning av PSD i ett experiment.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I detta protokoll monteras och kalibreras ett mät system baserat på optisk spakmetod, som är utformat för att mäta interaktions styrkan mellan dropparna och de superhydrofoba substrat. Bland alla steg är det viktigt att kalibrera SOL med hjälp av elektro statisk kraft. Kalibrerings experimentets resultat verifierar EQ. (8): P (1/vP1-1/vP2) är proportionell mot 2 (1/vS12-1/vS22) och gör det möjligt att erhålla värdet av kraft som skall mätas genom PSD-utspänningen. Genom experimentet att mäta interaktions kraften mellan droppar och superhydrofoba substrat av olika hydrofobicitet, minskar interaktions kraften med ökningen av hydrofoba kapacitet, som verifierar förhållandet mellan hydrofobicitet och ytenergi på substrat.
Kraft mätnings metoden baserad på en millimetrisk kisel-grenställ är ett viktigt komplement till de traditionella metoderna. Jämfört med höghastighets kameran metod, kan den optiska spaken metoden exakt mäta kraften på nanonewton skala. AFM används vanligt vis för att mäta interaktions styrkan mellan Micron-skala objekt, medan det system som utformats i detta papper kan appliceras på objekt av millimeter skala i luften. Denna metod kan användas för att mäta kraften i skalan av sub-micronewtons, och dess upplösning kan nå skalan av nanonewtons.
Den metod som föreslås för att mäta interaktions kraft i detta papper är begränsad till ett litet mät område. En stor kraft kommer att leda till plastisk deformation eller till och med bryta av kisel cantilever, vilket kommer att orsaka felaktiga resultat. Dessutom, eftersom principen om detta experiment är att mäta samspelet kraft mellan droplet och underlaget under återstoden av den elastiska kraften i grenställ och växel verkan kraft, kan grenställ bara mäta den kvasi-statiska kraft , men inte dynamisk kraft.
Den fördjupade studien av kontakt processen för droppar och superhydrofoba strukturer kan hjälpa människor att förbättra produktions effektiviteten i beläggning, film, tryckning och annan industriell produktion. Som generaliserad mätning av adhesionstekniken kan substrat i systemet bytas ut mot substrat tillverkade av andra material. Till exempel kan ett superhydrofob substrat med flerstegs mikrostrukturer som är tillverkat av PDMS (Polydimetylsiloxan) användas. Kraft mätnings systemet som bygger på optisk spakmetod kan också användas i andra fält av mikrokraftsmätning, såsom interaktions styrkan under sammanslagningen av två droppar och interaktions styrkan mellan superhydrofoba substrat och droppar av olika ytspänningar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författaren har inget att avslöja.
Acknowledgments
Författarna tackar Tianjin Natural Science Foundation (nr 18JCQNJC04800), Tribology Science fond of State viktiga laboratoriet för Tribology (nr. SKLTKF17B18) och Kinas nationella Naturvetenskaps stiftelse (Grant No. 51805367) för deras stöd.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Camera | Shenzhen Andonstar Tech Co., Ltd | digital microscope A1 | Frame rate: 30 frames/sec; Focal distance: 5 mm - 30 mm |
| Capacitive bridge | Andeen-Hagerling | AH2550A | The capacitive bridge is used to measure the capacitance between the cantilever and the plate electrode. |
| Data acquisition device | National Instruments | USB-4431 | The data acquisition device is used to read the output voltage data. |
| DC power supply | Keithley | 2410 | Voltage range: ±5 μV; Accuracy: 0.012% |
| Grid | Electron Microscopy China | AGH100, AGH150, AGH300 | The grid fractions of AGH100, AGH150 and AGH300 are 46.18%, 51.39% and 58.79% respectively |
| Laser | Shenzhen Infrared Laser Technology Co., Ltd. | HW650AD100-10BD | Laser wavelength: 650 nm |
| Nanoparticle | Rust-Oleum | 274232 | NeverWet Multi-Surface Liquid Repelling Treatment is a revolutionary super hydrophobic coating. |
| Nanopositioning z-stage | Physik Instrumente | P622.ZCD | Travel ranges 50 µm to 250 µm (350 µm open loop); Resolution to 0.1 nm; Linearity error only 0.02% |
| Position sensitive detector | Hamamatsu Photonics K.K. | S1880 | The two-dimensional PSD is used to translate optical signals into electrical signals. |
References
- Guo, Z., Liu, W. Biomimic from the superhydrophobic plant leaves in nature: Binary structure and unitary structure. Plant Science. 172 (6), 1103-1112 (2007).
- Koch, K., Bhushan, B., Barthlott, W. Diversity of structure, morphology and wetting of plant surfaces. Soft Matter. 4 (10), 1943-1963 (2008).
- Gao, X., Jiang, L. Biophysics: Water-repellent legs of water striders. Nature. 432 (7013), 36 (2004).
- Yin, W., Zheng, Y. L., Lu, H. Y. Three-dimensional topographies of water surface dimples formed by superhydrophobic water strider legs. Applied Physics Letters. 109 (16), 163701 (2016).
- Zheng, Y., et al. Elegant Shadow Making Tiny Force Visible for Water-Walking Arthropods and Updated Archimedes’ Principle. Langmuir. 32 (41), 10522-10528 (2016).
- Hu, D. L., Chan, B., Bush, J. W. M. The hydrodynamics of water strider locomotion. Nature. 424 (6949), 663-666 (2003).
- Jiang, C. G., Xin, S. C., Wu, C. W. Drag reduction of a miniature boat with superhydrophobic grille bottom. AIP Advances. 1 (3), 032148 (2011).
- Guo, Z., Liang, J., Fang, J., Guo, B., Liu, W. A Novel Approach to the Robust Ti6Al4V-Based Superhydrophobic Surface with Crater-like Structure. Advanced Engineering Materials. 9 (4), 316-321 (2007).
- Guo, Z., Liu, W., Su, B. A stable lotus-leaf-like water-repellent copper. Applied Physics Letters. 92 (6), 063104 (2008).
- Liu, K., Zhang, M., Zhai, J., Wang, J., Jiang, L. Bioinspired construction of Mg-Li alloys surfaces with stable superhydrophobicity and improved corrosion resistance. Applied Physics Letters. 92 (18), 61 (2008).
- Biance, A. L., Clanet, C., Quéré, D. First steps in the spreading of a liquid droplet. Physical Review E Statistical Nonlinear & Soft Matter Physics. 69 (1), 016301 (2004).
- Eddi, A., Winkels, K. G., Snoeijer, J. H. Short time dynamics of viscous drop spreading. Physics of Fluids. 25 (1), 77-177 (2017).
- Paulsen, J. D., Burton, J. C., Nagel, S. R. Viscous to Inertial Crossover in Liquid Drop Coalescence. Physical Review Letters. 106 (11), 114501 (2011).
- Paulsen, J. D. Approach and coalescence of liquid drops in air. Physical Review E. 88 (6), 063010 (2013).
- Vakarelski, I. U., et al. Bubble colloidal AFM probes formed from ultrasonically generated bubbles. Langmuir. 24 (3), 603-605 (2008).
- Shi, C., et al. Measuring forces and spatiotemporal evolution of thin water films between an air bubble and solid surfaces of different hydrophobicity. ACS Nano. 9 (1), 95-104 (2015).
- Shi, C., Chan, D. Y. C., Liu, Q., Zeng, H. Probing the Hydrophobic Interaction between Air Bubbles and Partially Hydrophobic Surfaces Using Atomic Force Microscopy. The Journal of Physical Chemistry C. 118 (43), 25000-25008 (2014).
- Chung, K., Shaw, G. A., Pratt, J. R. Accurate noncontact calibration of colloidal probe sensitivities in atomic force microscopy. Review of Scientific Instruments. 80 (6), 930 (2009).
- Zheng, Y., et al. Improving environmental noise suppression for micronewton force sensing based on electrostatic by injecting air damping. Review of Scientific Instruments. 85 (5), 055002 (2014).
- Song, L., et al. Highly sensitive, precise, and traceable measurement of force. Instrumentation Science & Technology. 44 (4), 15 (2016).
- Zheng, Y., et al. The multi-position calibration of the stiffness for atomic-force microscope cantilevers based on vibration. Measurement Science & Technology. 26 (5), 055001 (2012).
