Name: 물 트라이 다리 PVDF 필름 센서에 의해 위쪽으로 점프에 행동 하는 동적 힘의 측정 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-03T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 17 s
Description: 배우세요 물길잡이의 점프 행동 중 동적 힘을 PVDF 필름 센서로 측정하는 방법입니다. 이 기술은 생물학 및 로봇공학 연구에 유용하며, 미세한 접착력 분석이 가능합니다.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

저자는 그들의 지원에 대 한 국가 핵심 기술 연구 및 과학과 기술의 중국 (No. 2011BAK15B06)의 개발 프로그램을 감사합니다. 슈 야 주앙 어 비디오 촬영을 완료 하는 데 도움에 대 한 우리의 실험실에서 마스터 학생입니다 감사 합니다.

1. 물 스 트라이 더 다리에 표면 구조 관찰
<ol><li>낚시 방문 그물을 사용 하 여 로컬 민물 연못에서 물 소금을 수집 합니다.</li>
	<li>가 위를 사용 하 여 실험 샘플으로 적어도 5 쌍의 중간 다리를 잘라. 표면 오염 및 미세 다리 앞의 방해를 방지 하기 위해 신중 하 게, 다리의 바닥을 터치 합니다.</li>
	<li>공중에서 다리를 자연스럽 게 건조.</li>
	<li>그림 1는에서 같이 마이크로 수준의 해상도 스캐닝 전자 현미경을 사용 하 여 다리의 표면 미세 관찰.</li>
	<li>그림 1b와 같이 나노 수준의 해상도 스캐닝 전자 현미경을 사용 하 여 다리의 microsetae를 관찰 합니다.</li>
</ol>2. 준비 동적 힘 측정 시스템의 구성 요소
<ol><li>14.9 X 10.2 m m2 X 28 μ m, 10 개 이상의 생산의 차원 PVDF 필름 센서를 구입 마이크로 스트레인 당 mV. 참고: PVDF 필름 센서는 높은 감도와 동적 접촉 힘을 감지 하는 데 사용 됩니다.</li>
	<li>최대 1000 mV/pC 충전 이득 충전 앰프를 구입 하 고 낮은 소음 미만 5 μV. 참고: 충전 앰프는 변환기에서 충전 출력은 전압으로 변환할 PVDF 필름 센서에서 신호를 확대 하는 데 사용 됩니다.</li>
	<li>데이터 수집 장치, 아날로그 입력 범위는 1에서에서 샘플 속도가지고 있는 구매 102.4 kS/s s/s. 참고: 데이터 수집 디바이스는 충전 앰프의 전압 데이터 추가 처리를 위해 컴퓨터에 보내 고 표시 하는 데 사용 됩니다.</li>
	<li>몇몇 높은 정밀 변위 단계와는 전동기를 구입. 참고: 다리는 전동기에 의해 구동 하는 서로 다른 속도에서 물에서 출발 합니다.</li>
	<li>구입 CCD 카메라, 초점 길이가 5 m m 30 m m 및 프레임 속도 범위에는 30 프레임입니다. 참고:이 카메라는 기록 하 고 수 면과 다리와 물 표면 사이의 거리의 변형 모니터링 사용 됩니다.</li>
	<li>고성능 컴퓨터를 준비 합니다.</li>
</ol>3. 동적 힘 측정 시스템의 모든 부품의 조립
<ol><li>그림 2a 와b 그림 2표시 된 실제 실험 악기 회로도 그림에 따라 동적 힘 측정 시스템을 조립.</li>
	<li>다른 쪽은 매달려 서 수평 프레임에 배치 됩니다 높은 정밀 변위 단계로 전극을 가진 PVDF 필름 센서의 한쪽을 수정 합니다. PVDF 필름 센서의 설치 방법이 동적 마이크로 힘에 대 한 측정의 해상도 향상 시킬 수 있습니다.</li>
	<li>충전 앰프, 데이터 수집 디바이스와 컴퓨터를 데이터 수집 디바이스를 충전 앰프에 PVDF 필름 센서를 연결 합니다.</li>
	<li>PVDF 필름 센서의 왼쪽에 배치 됩니다 높은 정밀 변위 단계로 카메라를 수정 합니다.</li>
	<li>약 다리와 물 사이의 거리를 신속 하 게 조정, PVDF 필름 센서 위에 프레임 높은 정밀 변위 무대를 수정, PVDF 필름 센서에서 그 분리 약 10 ㎝ 이다.</li>
	<li>정확한 속도로 물 표면에서 다리를 들어, 높은 정확한 변위 무대 아래 보조 전동기를 수정.</li>
</ol>4. 동적 힘 측정 시스템의 교정
<ol><li>정전기 힘 시스템26 를 사용 하 여 누구의 크기 미만 0.5 µN. 내부 및 외부 전극에 적용 된 전압에 의해 시스템의 정전기 힘을 제어 해야 하는 PVDF 필름 센서의 자유로운 끝에 행동 하는 마이크로 상수 강제로 생성 뛰어난된 원통형 축전기. 주의: 힘 PVDF 필름 표면에 수직한 방향으로 행동 해야 하 고 응용 프로그램의 포인트 감도 높이기 위해 PVDF 필름 센서의 끝에 가능한 한 가까이 있어야 하는데.</li>
	<li>단계 입력을 생성 하기 위해 짧은 시간에 힘을 놓습니다.</li>
	<li>수 읽기 PVDF 필름 센서의 출력 전압 신호 LabVIEW 소프트웨어를 사용 하 여 컴퓨터에서 4.2 단계의 전압-시간 신호를 읽어.<ol>
<li>LabVIEW 소프트웨어 및 Ni-daqmx에는 공식 웹사이트의 내쇼날인스트루먼트 하드웨어 드라이버를 다운로드 합니다.</li>
		<li>표시 된 그림 3는 LabVIEW를 사용 하 여 연속 아날로그 전압 측정의 데모를 엽니다.</li>
		<li>채널 설정의 모듈에 충전 앰프와 연결 된 데이터 수집 디바이스의 물리적 채널을 선택 합니다.</li>
		<li>100000 100000 타이밍설정 모듈에서 샘플의 수와 샘플링 속도 설정 합니다.</li>
		<li>로깅 모드는 로그 및 읽기를 선택 하 고 로깅 설정의 모듈에 전압 데이터를 저장 파일 경로 작성.</li>
		<li>트리거설정 모듈에서 아무 트리거 를 선택 합니다.</li>
		<li>전압 신호를 샘플링 하려면 도구 모음에서 화살표 모양의 버튼을 클릭 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>있는 피크 전압은 해당 강제 하는 센서에 행동 전압 곡선을 분석 합니다.</li>
	<li>다른 힘 입력, 전압-포스 포인트의 시리즈 얻었다은에서 4.1-4.4 단계 반복 합니다.</li>
	<li>피크 출력 전압 및 교정 결과에 표준 힘에 대 한 관계를 결정 합니다.</li>
</ol>5. 특정 속도로 접착 힘의 측정
<ol><li>사용 하 여 기계적 micropipette PVDF 필름 센서의 자유로운 끝에 물방울 (5 µ L)를 배치 합니다. 참고: 위치는 물방울의 PVDF 필름 센서의 끝에 가까이 있어야 한다.</li>
	<li>높은 정밀 변위 무대 아래 보조 전동기를 단 하나 다리를 스틱.</li>
	<li>그림 4는에서 같이 높은 정밀 변위 무대 아래로 다리 연락처 물 표면까지 이동 합니다. 센서의 왼쪽된 측면에 장착 된 카메라 시스템에 의해 다리와 물 표면 사이의 거리를 모니터링 합니다.</li>
	<li>전동기를 통해 일정 한 속도로 물 표면에서 다리를 들어올립니다.</li>
	<li>4.6, 단계에서 설립 하는 모델을 사용 하 여 출발 프로세스의 전압 곡선의 각 지점에 해당 하는 힘을 계산 하 고 그림 4b와 같이 과정, 출발의 힘-시간 곡선을 그립니다.</li>
	<li>특정 속도에서 출발 과정의 피크 접착을 기록 합니다.</li>
</ol>6. 다른 속도로 접착 힘의 측량.
<ol><li>전동기에 의해 다리의 운동 속도 변경 하 고 5 단계에 따라 접착 힘을 측정 한다.</li>
	<li>6.1 단계에서 얻은 데이터를 사용 하 여 속도 곡선을 해제 대 접착 힘을 플롯 합니다.</li>
	<li>접착 힘 및 곡선을 통해 리프팅 속도 사이의 관계를 분석 합니다.</li>
</ol>

<ol><li>Gao, X., Jiang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biophysics%3A+Water-repellent+legs+of+water+striders%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Biophysics: Water-repellent legs of water striders.</a> Nature. 432 (7013), 36(2004).</li>
<li>Hu, D. L., Chan, B., Bush, J. W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+hydrodynamics+of+water+strider+locomotion%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">The hydrodynamics of water strider locomotion.</a> Nature. 424 (6949), 663-666 (2003).</li>
<li>Jiang, C. G., Xin, S. C., Wu, C. W. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.3633686">Drag reduction of a miniature boat with superhydrophobic grille bottom.</a> AIP Advances. 1 (3), 032148(2011).</li>
<li>Su, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nano+to+micro+structural+hierarchy+is+crucial+for+stable+superhydrophobic+and+water-repellent+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Nano to micro structural hierarchy is crucial for stable superhydrophobic and water-repellent surfaces.</a> Langmuir. 26 (7), 4984-4989 (2010).</li>
<li>Feng, X. Q., Gao, X., Wu, Z., Jiang, L., Zheng, Q. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Superior+water+repellency+of+water+strider+legs+with+hierarchical+structures%3A+experiments+and+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Superior water repellency of water strider legs with hierarchical structures: experiments and analysis.</a> Langmuir. 23 (9), 4892-4896 (2007).</li>
<li>Suter, R. B., Stratton, G., Miller, P. R. <a target="_blank" href="https://www.jstor.org/stable/3706147?seq=1#page_scan_tab_contents">Water surface locomotion by spiders: distinct gaits in diverse families.</a> Journal of Arachnology. 31 (3), 428-432 (2003).</li>
<li>Yin, W., Zheng, Y. L., Lu, H. Y. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4964788?journalCode=apl">Three-dimensional topographies of water surface dimples formed by superhydrophobic water strider legs.</a> Applied Physics Letters. 109 (16), 163701(2016).</li>
<li>Liu, J. L., Feng, X. Q., Wang, G. F. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18233894">Buoyant force and sinking condition of a hydrophobic thin rod floating on water.</a> Physical Review E. 76 (6), 066103(2007).</li>
<li>Ng, T. W., Panduputra, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamical+force+and+imaging+characterization+of+superhydrophobic+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir+the+Acs+Journal+of+Surfaces+%26+Colloids%22%5BJournal%5D)">Dynamical force and imaging characterization of superhydrophobic surfaces.</a> Langmuir the Acs Journal of Surfaces & Colloids. 28 (1), 453-458 (2012).</li>
<li>Zheng, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elegant+Shadow+Making+Tiny+Force+Visible+for+Water-Walking+Arthropods+and+Updated+Archimedes%27+Principle%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Elegant Shadow Making Tiny Force Visible for Water-Walking Arthropods and Updated Archimedes' Principle.</a> Langmuir. 32 (41), 10522-10528 (2016).</li>
<li>Zhao, J., Zhang, X., Chen, N., Pan, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Why+superhydrophobicity+is+crucial+for+a+water-jumping+microrobot%3F+Experimental+and+theoretical+investigations%5BTitle%5D)+AND+%22Acs+Appl+Mater+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Why superhydrophobicity is crucial for a water-jumping microrobot? Experimental and theoretical investigations.</a> Acs Appl Mater Interfaces. 4 (7), 3706-3711 (2012).</li>
<li>Shi, F., et al. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.200700752">Towards Understanding Why a Superhydrophobic Coating Is Needed by Water Striders.</a> Advanced Materials. 19 (17), 2257-2261 (2010).</li>
<li>Yang, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Water+striders+adjust+leg+movement+speed+to+optimize+takeoff+velocity+for+their+morphology%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+communications%22%5BJournal%5D)">Water striders adjust leg movement speed to optimize takeoff velocity for their morphology.</a> Nature communications. 7, 13698(2016).</li>
<li>Liu, J. L., Sun, J., Mei, Y. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4883493?journalCode=apl">Biomimetic mechanics behaviors of the strider leg vertically pressing water.</a> Applied Physics Letters. 104 (23), 231607(2014).</li>
<li>Kong, X. Q., Liu, J. L., Wu, C. W. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s10409-015-0458-x">Why a mosquito leg possesses superior load-bearing capacity on water: Experimentals.</a> Acta Mechanica Sinica. 32 (2), 335-341 (2016).</li>
<li>Liu, J. L., Mei, Y., Xia, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+wetting+mechanism+based+upon+triple+contact+line+pinning%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">A new wetting mechanism based upon triple contact line pinning.</a> Langmuir. 27 (1), 196-200 (2011).</li>
<li>Lee, D. G., Kim, H. Y. <a target="_blank" href="https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-fluid-mechanics/article/the-role-of-superhydrophobicity-in-the-adhesion-of-a-floating-cylinder/6F5F5A3A7688E6AEE13945FA59A240FD">The role of superhydrophobicity in the adhesion of a floating cylinder.</a> Journal of Fluid Mechanics. 624, 23-32 (2009).</li>
<li>Wei, P. J., Chen, S. C., Lin, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adhesion+forces+and+contact+angles+of+water+strider+legs%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Adhesion forces and contact angles of water strider legs.</a> Langmuir. 25 (3), 1526-1528 (2008).</li>
<li>Su, Y., Ji, B., Huang, Y., Hwang, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nature%27s+design+of+hierarchical+superhydrophobic+surfaces+of+a+water+strider+for+low+adhesion+and+low-energy+dissipation%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Nature's design of hierarchical superhydrophobic surfaces of a water strider for low adhesion and low-energy dissipation.</a> Langmuir. 26 (24), 18926-18937 (2010).</li>
<li>Shen, Y., Xi, N., Lai, K. W. C., Li, W. F. <a target="_blank" href="https://www.emeraldinsight.com/doi/abs/10.1108/02602280410545407">A novel PVDF microforce/force rate sensor for practical applications in micromanipulation.</a> Sensor Review. 24 (3), 274-283 (2004).</li>
<li>Wang, Y. R., Zheng, J. M., Ren, G. Y., Xu, C. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0964-1726/20/4/045009/meta">A flexible piezoelectric force sensor based on PVDF fabrics.</a> Smart Materials and Structures. 20 (4), 045009(2011).</li>
<li>Liu, G., et al. <a target="_blank" href="https://www.jstage.jst.go.jp/article/jjasnaoe1968/2002/192/2002_192_591/_article/-char/ja">Application of PVDF film to stress measurement of structural member.</a> Journal of the Society of Naval Architects of Japan. 2002 (192), 591-599 (2002).</li>
<li>Fujii, Y. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-0233/14/10/301/meta">Proposal for a step response evaluation method for force transducers.</a> Measurement Science and Technology. 14 (10), 1741-1746 (2003).</li>
<li>Zheng, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improving+environmental+noise+suppression+for+micronewton+force+sensing+based+on+electrostatic+by+injecting+air+damping%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Improving environmental noise suppression for micronewton force sensing based on electrostatic by injecting air damping.</a> Review of Scientific Instruments. 85 (5), 055002(2014).</li>
<li>Zheng, Y., et al. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-0233/26/5/055001">The multi-position calibration of the stiffness for atomic-force microscope cantilevers based on vibration.</a> Measurement Science and Technology. 26 (5), 055001(2015).</li>
<li>Sun, P., et al. <a target="_blank" href="https://www.hindawi.com/journals/js/2017/1857920/">The Differential Method for Force Measurement Based on Electrostatic Force.</a> Journal of Sensors. 2017, 1857920(2017).</li>
<li>Song, L., et al. <a target="_blank" href="https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/10739149.2016.1141784">Highly Sensitive, Precise, and Traceable Measurement of Force.</a> Instrumentation Science & Technology. 44 (4), 386-400 (2016).</li>
<li>Kurata, M., Li, X., Fujita, K., Yamaguchi, M. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0964-1726/22/11/115002">Piezoelectric dynamic strain monitoring for detecting local seismic damage in steel buildings.</a> Smart Materials and Structures. 22 (11), 115002(2013).</li>
<li>Qasaimeh, M. A., Sokhanvar, S., Dargahi, J., Kahrizi, M. <a target="_blank" href="https://ieeexplore.ieee.org/document/4711092/">PVDF-based microfabricated tactile sensor for minimally invasive surgery.</a> Journal of Microelectromechanical Systems. 18 (1), 195-207 (2009).</li>
</ol>

저자는 공개 상관이 있다.

이 프로토콜에 PVDF 필름 센서에 따라 동적 힘 측정 시스템은 성공적으로 고안, 조립, 측정 물 표면에서 접착 힘 보정. 전체 단계 가운데 그것은 중요 한 물에 빠른 공작의 현저한 특성에 초점을 맞춘이 연구로 수 면에서 다리를 들어올려 접착 힘 다른 속도에서 측정 했다. 출발 하는 실험의 결과 접착 힘 드는 속도 증가 감소 했다. 그들은 물에 고속에 이동 하는 경우 명확히 물 소금 느낄 것이 편안 합니다.
PVDF 기반 동적 힘 측정 방법은 전통적인 방법에 중요 한 보충 이다. 연구, 과거 분리 과정에서 물 소금의 접착 힘은 일반적으로 측정 유사 정적 모드에서 원자 힘 현미경 (AFM)에 의해. 도 불구 하 고 AFM 방법에 비해 측정 정확도 약간 열 등 한, PVDF 필름 센서 큰 거시적인 개체의 힘을 측정할 수 있다. 또한, 큰 주파수 응답 특성,으로 인해 PVDF 필름 센서 측정할 수 있는 다리와 물 표면 사이의 동적 상호 작용 AFM 수만 사용 준 정적 상태에서 반대로....

자연 속에서 물 소금 점프 하거나 다리를 슬림 하 고 nonwetting1,2,3,,45의 도움으로 물 표면에 쉽고 빠르게 미끄러지듯이 놀라운 능력을 보유 하지만 드물게 지상파 곤충 달리는 천천히 이동 합니다. 물 스 트라이 더의 계층 구조 물과 다리6,,78, 사이 접촉 지역 및 접착 힘에 있는 극적인 감소를 렌더링 superhydrophobic 상태 안정화 그러나 9. 물 표면에서 물 소금의 빠른 해방의 유체역학 장점을 제대로 해석된10,,1112를 유지 하는.
물 표면에서 점프의 과정은 주로 3 단계13,14,,1516으로 분할 된다. 처음에 물 소금 곤충 초기화 점프 방향을 결정 하는 최대 깊이에 침 몰까지 생물 에너지 물의 표면 에너지로 변환 하 중간과 뒷 다리와 수 면 아래로 밀어 파견 속도입니다. 오름차순 단계 이어서, 곤충은 밀어 위쪽으로 곡선된 수 면의 모 세관 힘에 의해 최대 속도 도달까지. 최종 해방 단계에서 물 스 트라이 더 물 표면에서 속보까지 관성에 의해 상승 계속 하지만 속도 크게 접착 힘으로 감소, 물과 함께 있다는의 에너지 소비에 영향을 주는 물 스 트라이 더. 따라서,이 프로토콜은 해방 단계에서 다른 이륙 속도에 접착 힘을 측정 하 여 빠른 이동의 고유 특성을 설명 제안.
물 표면에서 추진 하는 때 물 소금의 접착 힘을 탐구 하는 많은 연구가 계속 있다. 리 & 김 이론적으로 그리고 실험적으로 접착 힘 및 에너지 접촉 각도 160도17에 증가 하는 때 극적으로 감소 물 스 트라이 더의 다리를 드는 필요한 확인. 팬 젠 웨이 18그것의 무게 1/5를 발견 되었다 TriboScope 시스템에 의해 접착 힘을 측정 하는 수압 실험 설계 되었습니다. Kehchih 황 다리 2D 모델 물에서 분리 하 고 다리의 superhydrophobicity 접착 힘 및 에너지 소산19감소에 중요 한 역할을 했다 발견의 준 정적 과정 분석. 그러나, 이전 연구에서 접착 력의 측정 빠른 점프 하는 동안 접착 힘 변화를 모니터링 하지 못했습니다 준 정적 과정의 상태에 그냥 했다.
이 연구에서 우리는 polyvinylidene 불 소 (PVDF) 필름 센서 및 다른 보조 장비를 사용 하 여 동적 힘 측정 시스템 설계. 다른 압 전 재료와 비교해, PVDF는 더 높은 감도20,,2122동적 microforce 측정 적합 합니다. 시스템에 PVDF 필름 센서를 통합 하 여 실시간 접착 힘 감지 고 다리는 물 표면23,,2425에서 당기는 때 처리 될 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>PVDF 필름 센서</td><td>TE Connectivity</td><td>DT1-028K/L</td><td>PVDF 필름 센서는 동적 접촉력을 감지하는 데 사용됩니다.</td></tr><tr><td>전하 증폭기</td><td>Wuxi Shiao Technology co., Ltd</td><td>YE5852B</td><td>전하 증폭기&nbsp; 입력</td></tr><tr><td>데이터 수집 장치</td><td>National Instruments</td><td>USB-4431</td><td>데이터 수집 장치는 전압 데이터를 읽는 데 사용됩니다.</td></tr><tr><td>변위 단계</td><td>ZOLIXINSTRUMENTS CO. LTD</td><td>KSAV1010-ZF</td><td>KSAV1010/2030-ZF는 고해상도, 고안정성 및 고하중을 가진 쐐기 수직 스테이지입니다.</td></tr><tr><td>CCD 카메라</td><td>Shenzhen Andonstar Tech Co., Ltd</td><td>디지털 현미경 A1</td><td>프레임 속도: 30프레임/초; 초점 거리: 5mm - 30mm</td></tr><tr><td>컴퓨터</td><td>Lenovo</td><td>G480</td><td></td></tr><tr><td>서보 모터</td><td>EMAX US Inc.</td><td>ES08MD</td><td>0.10 sec / 60 deg; / 4.8v에서 0.08 sec / 60 deg; / 6.0v까지 다양한 속도로이 서보는 나쁘지 않습니다.</td></tr><tr><td>기계식 피펫</td><td>Dragon Laboratory Instruments Limited</td><td>YE5K693181</td><td>피펫은 0.1 &mu의 부피 범위를 커버합니다. l에서 2.5 &mu; 엘</td></tr></tbody></table>

물 트라이 다리 pvdf 필름 센서에 의해 위쪽으로 점프에 행동 하는 동적 힘의 측정

Measurement of Dynamic Force Acted on Water Strider Leg Jumping Upward by the PVDF Film Sensor

이 연구 목적을 현상에 대 한 설명 자연에서 그 물 스 트라이 더 일반적으로 점프 또는 쉽게 하지만 빠르게 물 표면에 glides, 자사의 최대 운동 속도 도달 150 c m/s. 우선, 우리는 미세 및 스캐닝 전자 현미경을 사용 하 여 물 스 트라이 더 다리의 계층 구조 관찰. 다리의 관찰 된 형태학에 근거 하 여 물 표면에서 초연의 이론적 모델을 힘들이 지 않고 에너지 절감 측면에서 물 표면에 슬라이드 물 소금의 기능 설명 설립 되었다. 둘째, 동적 힘 측정 시스템 전체 상호 작용 프로세스를 검출할 수 있는 우수한 감도와 PVDF 필름 센서를 사용 하 여 고안 되었다. 그 후, 물과 접촉 한 다리는 위쪽으로 다른 속도로 접착 힘을 동시에 측정 되었다. 출발 실험 결과 물 소금의 빠른 점프에 대 한 깊은 이해를 제안 했다.

운동 속도 접착 힘 사이 관계는 표 1에 표시 됩니다. 드는 속도 0.01 m/s에서 0.3 m/s 증가, 접착은 물 표면 및 다리 감소 0.10에서 극적으로 0.03 사이 강제. 출발 실험의 결과 피크 접착 힘 드는 속도 증가, 물 소금 그들은 물 표면에 신속 하 게 이동 하는 경우 편안 하 게 느낄 수 있습니다 표시로 극적으로 감소 것이 보였다.
이 종이 쉽게 낮은 에너지 감소와 함께 물 표면에서 점프의 메커니즘을 명료 수 있는 다리의 미세 및 setae의 모양에 따라 수 면에서 출발 하는 다리의 모델이 설정 됩니다. 다리의 세타 였는 테이퍼 얇은 앞 부분 및 매우 두께, 후면 보듯이 그림 1, 후면 보다 훨씬 낮은 앞 부분의 강성을 초래한. 따라서,는 세타의 앞 부분 뒤쪽 우...

여기에 프로토콜 자유 조사 하 고 빠른 공작 물 표면에 물 스 트라이 더의 전용입니다. 프로토콜에는 다리의 미세 관찰 하 고 다른 속도로 수 면에서 출발 하는 경우 접착 힘 측정 포함 됩니다.

물 트라이 다리 PVDF 필름 센서에 의해 위쪽으로 점프에 행동 하는 동적 힘의 측정

This study aimed to make an explanation for the phenomenon in nature that water strider usually jumps or glides on the water surface easily but quickly, ...

이 메시지는 생물학, 로봇 공학 및 유체 역학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다 단일 세포 조작 촉각, 스탠싱 및 수업 프로세스라는 작업을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다."Rare Tech의 남성은이 기술을 제공하며, 거시 역학적 힘이 전체 상호 작용 과정을 촉진 할 수있는 높은 감도와 결합 될 수 있다는 것입니다. 가장 오래된 측정법은 스트라이더와 수면 사이의 접착력에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 또한 DNA 주입 및 유전자 치료와 같은 다른 시스템에 공급할 수 있습니다.전압 신호 또는 컴퓨터의 PVDF 필름 센서를 표시하고 처리하기 어렵기 때문에 통합 또는 시스템 어셈블리 및 소프트웨어 사용이 중요합니다. 텍스트 프로토콜에 표시된 이 개략도에 따라 dynamic force 측정 시스템을 조립합니다. PVDF 필름 센서의 한쪽 면을 전극으로 고정밀 변위 단계에 고정하고 다른 쪽은 매달아 둡니다.PVDF 필름 센서의 이러한 설치 방법은 동적 매크로 힘에 대한 환경의 해상도를 향상시키는 데 도움이 됩니다. PVDF 필름 센서를 전하 증폭기에 연결하고, 전하 증폭기를 데이터 수집 장치에 연결하고, 데이터 수집 장치를 컴퓨터에 연결합니다. 카메라를 프레임에 고정합니다.카메라의 위치와 초점을 조정하여 물과 다리를 선명하게 촬영합니다. 스트라이더 다리와 물 사이의 거리를 대략적으로 조정하기 위해 PVDF 필름 센서와의 간격이 약 10cm인 PVDF 필름 센서 위의 프레임에 고정밀 변위 단계를 고정합니다. 정확한 속도로 물 표면에서 스트라이더 다리를 들어 올리려면 서보 모터를 고정밀 변위 단계 아래에 고정하십시오.Dynamic Force Measurement System의 교정을 시작하기 전에 National Instruments 공식 웹 사이트에서 lab보기 소프트웨어와 하드웨어 드라이버를 다운로드하십시오. 정전기력 시스템을 사용하여 PVDF 필름 센서의 자유단에 작용하는 마이크로 일정한 힘을 생성하며, 그 크기는 0.5마이크로뉴턴 미만이어야 합니다. 병렬 원통형 커패시터의 내부 및 외부 전극에 인가되는 전압으로 시스템의 정전기력을 제어합니다.힘은 PVDF 필름의 표면에 특정한 방향으로 작용해야 하며, 포인트 O 적용은 감도를 높이기 위해 PVDF 필름 센서의 팁에 가능한 한 가까워야 합니다. 짧은 시간에 힘을 해제하여 스텝 입력을 생성합니다. PVDF 필름 센서의 출력 전압 신호를 읽는

measurement-dynamic-force-acted-on-water-strider-leg-jumping-upward

Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

우리는 미끄러운 표면에 산책, 곁에 곤충의 전기적 기록 tarsa​​l 연락처 신호 초과 모터 활동을 기록하는 방법을 설명합니다. 이것은 기판을 통해 다리 사이의 기계적 상호 작용의 감소 영향에 따라 적응 행동의 신경 기초를 연구하는 데 사용됩니다.

곤충의 적응 운동력이있는 사람의 행동의 신경 기초를 공부

프로토콜은 - 필드 보행 동작의 특성 및 생성 된 구조적 응답의 시뮬레이션을 위해 제공된다. 현장 시험은 페이싱 식별 시츄 참가자 간의 속도 및 동기 속도가 인위적 부하의 시뮬레이션 및 검증을위한 필수적인 입력을 구성하는 것을 보여준다.

특성화에서 필드 보행자의 행동을 바탕으로 인간에 의한 진동의 시뮬레이션

여기에서는 압력 중심에서 전신 질량 중심 거리까지 사용하여 앉아서 서서 걷는 동안 주요 이벤트에서 위치 안정성을 측정하는 새로운 프로토콜을 제시합니다. 이것은 힘 플랫폼과 3차원 모션 캡처 기술에서 파생되었습니다. 이 패러다임은 신뢰할 수 있으며 신경학적으로 손상된 개인의 평가에 활용될 수 있습니다.

앉아 - 투 - 독립 및-거리에 120 % 무릎 높이에서 : 소설 접근을 동적 자세 제어 독립적 인 리드 사지의 평가에

원고는 움직이는 입자가 이미지 분석에 의해 추적되는 층상 퇴적물 수송 실험의 전도 프로토콜을 제시한다. 실험 시설, 실행 실현 및 데이터 처리 절차, 그리고 일부 개념 증명 결과가 여기에 제시됩니다.

베드로드 실험에서 이미지 기반 라그랑주 입자 추적

우리는 주문 품 기계 테스트 장치를 사용 하 여 하위 밀리미터 규모 섬유에 3 포인트 벤딩 테스트를 수행 하기 위한 프로토콜을 제시. 소자 최대 10 N 20 µN에서 배열 하는 힘을 측정할 수 있으며 따라서 다양 한 섬유 크기를 수용할 수 있습니다.

밀리미터 규모 굴곡 테스트 시스템 해양 스폰지 Spicules의 기계적 특성을 측정 하기 위한

이 프로토콜은 공기 중의 액적과 초소수성 기판 사이의 상호 작용을 조사하는 것을 목표로합니다. 여기에는 측정 시스템을 교정하고 서로 다른 그리드 분율을 가진 초소수성 기판에서의 상호 작용 력을 측정하는 것이 포함됩니다.

광학 레버 방법으로 액적과 초소수성 기판 사이의 상호 작용력 측정

이 연구는 탁구에서 치기 도중 교차 단계와 chasse 단계 사이 지상 반응 힘 특성을 조사하기 위하여 프로토콜을 제시합니다.

탁구 스트로크 중 발놀림의 운동 특성 비교: 크로스 스텝 및 체이스 스텝

이 프로토콜은 풋스캔 압력판을 사용하여 45° 방향 전환 작업 중 족저 압력 분포, 발 균형, 발 축 각도를 정량화하는 표준화된 접근법을 상세히 설명하여, 통제된 접근 속도에서 양측 사지 하중 패턴을 재현 가능하게 평가할 수 있게 합니다.

방향 전환(COD) 움직임이 양측 사지의 족저 압력과 발 균형에 미치는 영향

수평 및 수직 특히 전기 액체 브리지는 강도 높은 전기장의 극성 유전체 액체의 상호 작용을 탐구하기위한 간단하고 강력한 도구입니다. 기본 장치와 (예를 들면, 물, DMSO, 및 글리세롤)이 제시된다 세 액체 열 감지 이미지를 포함한 동작의 예들의 구조.

폴라 유전체 액체에서 특히 전기 교량의 준비

다양한 단일 분자를 AFM 팁에 공유 결합하는 프로토콜이 제시됩니다. 고체 지지체 및 생체 계면에서 이러한 분자의 접착력과 자유 에너지를 결정하기 위한 절차와 예가 제공됩니다.

원자 힘 분광학에 의해 단일 ​​분자 접착 조사

배우세요 물길잡이의 점프 행동 중 동적 힘을 PVDF 필름 센서로 측정하는 방법입니다. 이 기술은 생물학 및 로봇공학 연구에 유용하며, 미세한 접착력 분석이 가능합니다.

물 트라이 다리 PVDF 필름 센서에 의해 위쪽으로 점프에 행동 하는 동적 힘의 측정

더 많은 동영상 탐색