Technique d’imagerie frugale de l’écoulement capillaire à travers des poudres d’impression polymères tridimensionnelles

La technique proposée est une approche nouvelle, efficace, frugale et non invasive de l’imagerie de l’écoulement fluidique à travers un lit de poudre garni offrant une résolution spatiale et temporelle élevée. Cette technique est avantageuse car les cellules d’écoulement sont rentables, réutilisables, petites et faciles à manipuler, illustrant l’aspect dominant de la science frugale. Tapoter les poudres et confirmer le compactage de la poudre est essentiel pour produire un outil de diagnostic reproductible.

Pour commencer, préparez la cellule d’écoulement microfluidique en recouvrant la sortie de mousse de perafoam pour sceller une extrémité du canal afin que la cellule d’écoulement vide puisse être emballée avec de la poudre polymère. Collez la règle de papier métrique directement sous le canal d’écoulement. Agitez la cellule d’écoulement microfluidique avec la mousse et la règle attachées.

La masse de la cellule d’écoulement est la masse de la cellule d’écoulement non emballée. Utilisez une pipette en plastique pour transférer la poudre. Lors de l’introduction de la poudre dans le canal, appuyez sur la cellule d’écoulement au moins cinq fois pour compacter la poudre.

Continuer l’emballage jusqu’à ce que la poudre atteigne le début de l’ouverture du canal d’écoulement. Retirez la poudre présente sur la surface extérieure de la cellule d’écoulement avec une lingette imbibée d’alcool. Une fois les poudres emballées, inspectez visuellement la cellule d’écoulement pour détecter la présence de poudre emballée en vrac.

Si la poudre à l’intérieur de la cellule d’écoulement semble faiblement tassée, tapotez la cellule d’écoulement cinq fois de plus. Si l’emballage de poudre semble cohérent et compact, peser la cellule d’écoulement pour mesurer la masse de la poudre polymère. Pour éviter d’inonder le détecteur de caméra avec trop de lumière, recouvrez la table lumineuse avec un matériau opaque tel qu’un couvercle imprimé en 3D dans un filament d’acide polylactique noir.

Assurez-vous que le matériau a une ouverture de la taille du microcanal pour permettre à la lumière d’éclairer la poudre. Pour vous assurer que l’appareil photo de l’appareil mobile peut capturer le contraste entre la poudre humide et la poudre sèche, utilisez la table lumineuse à une intensité lumineuse faible à moyenne. Alignez la caméra sur l’appareil mobile directement au-dessus de la table lumineuse.

Vérifiez que la caméra est perpendiculaire au sommet de la table lumineuse. Après avoir mis la caméra au point sur l’appareil mobile, sélectionnez le bouton d’enregistrement. Ajouter 125 microlitres de liquide à l’entrée ouverte du microcanal à l’aide d’une pipette.

Enregistrer le débit pendant deux minutes ou jusqu’à ce que toute la poudre soit mouillée visiblement. Transférez le fichier vidéo de l’appareil mobile vers l’ordinateur pour un accès facile. Une fois le logiciel installé, ouvrez le logiciel de suivi.

Dans le menu Fichier, sélectionnez Ouvrir le fichier pour charger le fichier vidéo transféré sur le bureau de l’ordinateur. Pour définir le cadre de départ et la taille de l’étape, cliquez sur l’icône des paramètres du clip. Cliquez ensuite sur l’outil d’étalonnage suivi d’un nouveau et sélectionnez le bâton d’étalonnage.

Pour zoomer sur la règle dans la vidéo, faites un clic droit sur la zone à agrandir et sélectionnez zoom avant dans la liste. Une fois agrandie de manière appropriée, définissez le début et la fin d’un millimètre sur la règle collée au microcanal et tapez 1 mm pour définir la distance. Cliquez sur l’outil d’accès aux coordonnées.

Définissez l’origine des axes x et y à l’aide de l’image de départ lors de l’étape. Pour créer une masse ponctuelle, cliquez sur créer. Sélectionnez ensuite pointer la souris.

Utilisez le contrôle Maj plus pour modifier la taille du rectangle. Le point initial est l’endroit où l’entrée et le canal se connectent. Cliquez sur Rechercher plusieurs fois pour vérifier que le logiciel analyse la bonne zone.

Si le logiciel fonctionne correctement, cliquez sur rechercher et attendez que le logiciel ait fini d’analyser la vidéo. Les cercles rouges ouverts sur le graphique représentent l’heure et la distance exactes des informations compilées. Dans l’intervalle d’une à deux secondes, la distance parcourue par le fluide a doublé.

Pendant l’intervalle de deux à cinq secondes, la distance parcourue par le fluide a également doublé. De cinq à 10 secondes, le fluide se déplace toujours rapidement. Cependant, après 15 secondes, le débit ralentit à un débit d’environ deux millimètres toutes les cinq secondes.

La chose la plus importante à retenir lors de cette procédure est de compacter vos poudres. La procédure peut être effectuée pour les poudres céramiques et métalliques et présente un fort potentiel pour les études géologiques sur le terrain afin de suivre l’écoulement dans les systèmes de configuration de paquet. Cette technique a ouvert la voie aux chercheurs pour explorer des surfaces chimiquement modifiées ainsi que des fluides chargés de nanoparticules pour observer la fixation des particules.