1-2 평면 흐름 - 작은 각 중성자 산란을 이용하여 재료 미세 조직에서 유량을 측정

이 절차의 전반적인 목표는 순전한 세포 샘플 환경에서 소각 중성자 산란 모래를 사용하여 전단의 속도, 속도, 구배 평면에서 복잡한 유체의 미세 구조를 연구하는 것입니다. 이는 먼저 잘 밀봉된 전단 셀 시료 환경을 조립하여 수행됩니다. 두 번째 단계는 중성자 빔 라인의 샘플 환경 단계에서 빨간색 보드에 있는 셀 장착 브래킷에 전단 셀을 부착하는 것입니다.

다음으로, 기포가 실험 부피에 유입되는 것을 방지하기 위해 샘플을 전단 셀에 조심스럽게 로드하고, 마지막 단계는 모터 제어 소프트웨어를 사용하여 샘플이 전단되는 전단 속도를 정의하여 먼저 실험을 실행하는 것입니다. 둘째, 표준화된 모래 절차에 따라 원하는 모래 실험을 설정합니다. 궁극적으로 모래 전단 셀 샘플 환경은 전단 복합 유체의 시공간 미세 구조를 측정하는 데 사용됩니다.

이 예에서는 sheer의 속도 구배 방향에서 sheer banding flow 불안정성이 있는 계면활성제 용액의 미세 구조를 조사합니다. 저는 NIST 중성자 연구 센터(Center for Neutron Research)의 고분자 및 미시 구조 과학 팀의 팀장인 폴 버틀러(Paul Butler)입니다. 오늘은 델라웨어 대학의 놈 와그너 그룹 대학원생인 케이트 커넌(Kate Kernan)입니다.

이 실험의 시각적 시연은 전단 셀을 조립하고 샘플을 로드하는 데 필요한 많은 단계와 기술이 있기 때문에 매우 중요합니다. 전단 셀이 빔라인에 배치되면 작은 중성자 산란을 사용하여 전단 흐름 하에서 복잡한 유체를 조사할 수 있습니다. 부품을 제작한 후 첫 번째 단계는 얇은 셀을 조립하는 것입니다.

먼저 샘플 로딩 및 고정 나사 경로를 포함한 중간 플레이트를 청소합니다. 점수 표시로 표시된 플레이트의 상단을 식별합니다. 고정 나사를 나사산 테이프로 감고 육각 렌치를 사용하여 바닥의 구멍에 나사로 고정합니다.

나머지 두 개의 고정 나사를 다른 하단 구멍과 측면의 구멍에 감싸서 삽입합니다. 다음으로 둥근 흰색 O-링을 플레이트 양쪽의 홈에 놓습니다. 이제 전면 플레이트에 대한 작업을 시작합니다.

스프링 쪽이 샘플 쪽으로 열리도록 천장 스프링이 장착된 부싱을 플레이트에 삽입합니다. 작고 큰 정사각형 더블 씰 O-링을 플레이트의 홈에 놓습니다. 정사각형 O-링 위에 석영 창을 배치하여 전면 플레이트에 대한 작업을 완료합니다.

전면 플레이트와 같은 방법으로 후면 플레이트를 준비합니다. 이 시점에서 전면 플레이트를 평평한 표면에 배치하여 전면 및 중간 플레이트를 조립하기 시작합니다. 부싱 스프링이 위를 향하게 하여 중간 및 전면 플레이트의 상단에 점수를 정렬하고 중간 플레이트를 전면 플레이트에 놓습니다.

이제 백 플레이트로 작업하십시오. 맨드릴 샤프트를 잡고 균일하게 힘을 가하여 백 플레이트에 삽입합니다. 맨드릴은 딸깍 소리를 내며 제자리에 고정되고 석영 창과 사각형 O-링을 제자리에 고정해야 합니다.

뒷판을 한쪽에 두십시오. 다음 단계는 전면 및 중간 플레이트 어셈블리를 어셈블리 아래에 충분한 여유 공간이 있는 플랫폼 위로 들어 올리는 것입니다. 맨드릴의 경우 전면 플레이트 어셈블리 상단의 점수를 후면 플레이트 어셈블리의 점수에 정렬하고 맨드릴 샤프트의 긴 부분을 전면 플레이트 어셈블리에 삽입합니다.

셀이 함께 미끄러지고 제대로 조립되면 딸깍 소리가 납니다. 이제 각 액세스 포트에 대한 4개의 소켓 헤드 캡 나사를 사용하여 어셈블리를 십자 패턴으로 함께 조입니다. 나사산 밀봉 테이프를 나사산에 감고 중간 플레이트 상단에 나사로 고정합니다.

렌치로 조입니다. 카드뮴 마스크를 전면 플레이트 전면에 가공된 수신 슬롯에 놓습니다. 마지막으로 퀵 커넥터를 사용하여 전면 플레이트와 후면 플레이트의 상단 포트 사이에 냉각수 호스를 교차 연결합니다.

세포를 빔 라인으로 운반하여 셀을 빔 라인에 배치하여 실험 준비를 계속합니다. 먼저 모래 검출기 창을 안전 실드로 덮고 샘플 환경 스테이지를 준비하고 적절하게 정렬합니다. 베이스라인에 부착된 셀 장착 브래킷과 샤프트 커플러를 식별합니다.

샤프트 커플러의 고정 나사가 느슨해졌는지 확인하십시오. 샤프트 커플러와 맨드릴 샤프트를 정렬하여 커플러의 고정 나사가 맨드릴 샤프트의 평평한 부분에 나사로 고정되도록 합니다. 전단 셀을 셀 장착 브래킷에 수평으로 조심스럽게 밀어 넣습니다.

두 개의 소켓 헤드 캡 나사를 사용하여 전단 셀 어셈블리를 셀에 부착합니다. 장착 브래킷이 단단히 조여졌습니다. 항상 전단 셀이 셀 장착 브래킷과 같은 높이인지 확인하십시오.

샤프트 커넥터에 있는 두 개의 고정 나사를 조여 맨드릴 샤프트를 드라이브 어셈블리에 연결합니다. 셀이 장착, 정렬 및 보정된 후 다음 단계는 샘플을 로드하는 것입니다. 스톱 콕이 닫힌 위치에 있는지 확인하십시오.

샘플을 10ml 나사산 주사기에 미리 로드합니다. 샘플에 기포가 없는지 확인하십시오. 셀 중앙의 커넥터에 플런저가 없는 빈 주사기를 놓아 오버플로를 수집합니다.

모든 것이 준비되면 양쪽 마개를 열고 빈 주사기에 들어가기 시작할 때까지 샘플을 천천히 주입합니다. 이 작업이 완료되면 모터 제어 장치를 꺼서 벨트를 수동으로 이동할 수 있도록 합니다. 샘플을 손으로 전단하면 기포를 전단 셀의 상단으로 이동시키는 데 도움이 됩니다.

필요에 따라 추가 샘플을 주입하여 전단 세포 갭에서 기포를 밀어냅니다. 기포를 제거한 후 스톱콕을 닫아 샘플을 셀에 고정하여 간단하고 꾸준한 실험을 실행합니다. 원하는 소각 중성자 산란 실험을 설정합니다.

모터 제어 소프트웨어와 관련된 제어 파일의 순전한 이자율을 설정합니다. 샘플의 깎아지른 방향을 선택합니다.실험하는 동안 전단 셀 모터와 중성자 산란 실험을 시작합니다. 검출기 수를 확인하고 작은 각도의 중성자 산란 2차원 패턴을 관찰합니다.

전단 중에 특정 결과가 제대로 기록되고 있습니다. 여기에 표시된 것은 sheer cell을 사용하여 sheer flow 하에서 얻은 산란 패턴입니다. 연구된 샘플은 점탄성 벌레와 같은 미묘한 트리메틸 암모늄 브로마이드의 세포 용액입니다.

용액에는 자체 조립 양친매성 분자와 같은 긴 얽힌 실이 포함되어 있으며, 샘플을 깎으면 깎아지른 듯한 얇아짐이 나타납니다. 또한 이러한 솔루션은 유동장이 두 개 이상의 밴드로 분리될 때 순전히 밴딩이 시작되며, 각 밴드는 충분히 높은 전단 속도에서 COE 형상에서 특징적인 순전히 속도를 갖습니다. 이 샘플에서는 두 개의 밴드가 나타나는데, 하나는 예상 전단 속도보다 높고 다른 하나는 예상 전단 속도보다 낮습니다.

새로운 전단 셀 기기는 전단 밴딩이 관찰될 때 계면활성제의 미시 구조 상태를 연구하는 데 사용할 수 있습니다. 1mm 코케트 갭의 체계적인 측정은 0.1mm 슬릿 조리개를 사용하여 다양한 순파 속도로 수행됩니다. Intensity Ring은 세그먼트 세그먼트 상호 작용으로 인한 상관 관계 피크이며, 링의 등방성은 공압상에 일반적인 높은 정렬을 가진 세그먼트 흐름 정렬을 나타냅니다.

산란 방지 등방성에서 상당한 차이가 저전단 밴드와 높은 전단 대역의 위치 사이에서 관찰됩니다. 이 기술은 방사선학, 연성 재료 및 비평형 열역학 분야의 연구자들이 스마트 재료와 복잡한 유체의 구조, 특성 관계를 탐구할 수 있는 길을 열어줍니다.