Name: Su Strider bacak yukarı PVDF Film algılayıcı tarafından atlama üzerinde hareket dinamik güç ölçümü (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-03T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 17 s
Description: Keşfedin su yürüyen böceklerinin yüzey üzerindeki manevra yeteneklerini PVDF film sensörü ile dinamik kuvvet ölçümü kullanarak. Bu yöntem biyoloji, robotik ve akışkanlar dinamiği alanlarında yapışma kuvvetlerini analiz etmeye yardımcı olur.

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

Yazarlar ulusal anahtar teknoloji araştırma ve geliştirme programı Bakanlığı Bilim ve teknoloji Çin (No. 2011BAK15B06) onların destek için teşekkür ederiz. Teşekkür için yemek servisi bizi video çekimi tamamlamak bizim laboratuvar üzerinden bir master öğrencisi olan Shuya Zhuang.

1. su Strider bacak yüzey yapısına gözlenmesi
<ol><li>Su sineklerinin balıkçılık açılış net kullanarak yerel tatlı su havuzları toplamak.</li>
	<li>Orta bacaklar en az 5 çift makas kullanarak deneysel örnekleri kesin. Alt bacak dikkatle, yüzey kirlenme ve mikroyapı bacaklar önünde etkilemesini önlemek için dokunun.</li>
	<li>Bacaklar havada dışarı doğal olarak kuru.</li>
	<li>Taramalı elektron mikroskobu ile mikro düzeyde kararlılık resim 1biriçinde gösterildiği gibi kullanarak bacaklar yüzey mikroyapı gözlemlemek.</li>
	<li>Şekil 1bgösterildiği gibi nano düzeyi çözünürlükte tarama elektrik mikroskop kullanarak bacaklar microsetae gözlemlemek.</li>
</ol>2. dinamik güç ölçüm sisteminin bileşeni hazırlamak
<ol><li>PVDF film sensörü ile bir boyut-in daha--dan 10 üretir 14,9 X 10.2 mm2 X 28 mikron, satın mV başına mikro-zorlanma. Not: PVDF film sensörü yüksek ISO değerlerinde dinamik kişi güç duygusu için kullanılır.</li>
	<li>En fazla 1000 mV/pC şarj kazanç ile şarj amplifikatör satın almak ve düşük gürültü 5'ten μV. Not: Şarj amplifikatör içinde dönüştürücü şarj çıktısı bir gerilim dönüştürülür PVDF film sensörü sinyalini büyütmek için kullanılır.</li>
	<li>Analog giriş olan örnekleme hızları 1 aralığında bir veri alma aygıtı satın s/s 102.4 kS/s. Not: Veri alma cihazı şarj amplifikatör gerilim veri okumak ve göndermek için daha fazla alay bilgisayar için ve görüntülemek için kullanılır.</li>
	<li>Birkaç yüksek kesin deplasman aşamaları ve bir rediktördür satın alabilirsiniz. Not: Su rediktördür tarafından tahrik farklı hızda bacaklar havanamazlar.</li>
	<li>Satın alma 30 mm ve kare hızı 5 mm aralığında odak uzunluğu olan bir CCD kamera, 30 kare/sn olduğunu. Not: Bu kamera kayıt ve deformasyon su yüzeyi ve bacaklar ve su yüzeyi arasındaki mesafe izlemek için kullanılır.</li>
	<li>Yüksek performanslı bilgisayar hazırlayın.</li>
</ol>3. dinamik güç ölçüm sistemi tüm parçaları Meclisi
<ol><li>Dinamik güç ölçüm sistemi Şekil 2bir ve Şekil 2bgösterilen gerçek deneme enstrüman gösterilen şematik göre bir araya getirin.</li>
	<li>Yatay çerçeve üzerinde diğer tarafta asılı olarak yerleştirilen yüksek kesin deplasman sahneye elektrotlar ile PVDF film sensörü bir tarafı düzeltmek. Bu yükleme yöntemi PVDF film sensörünün dinamik mikro güç için ölçü çözünürlüğünü artırmak yardımcı olur.</li>
	<li>PVDF film sensörü şarj amplifikatör, ücret amplifikatör veri alma aygıtına ve veri alma aygıtını bilgisayara bağlayın.</li>
	<li>PVDF film sensörü sol tarafındaki yerleştirilen yüksek kesin deplasman sahneye kamera tamir.</li>
	<li>Kabaca bacaklar ve su arasındaki mesafeyi hızlı bir şekilde ayarlamak, çerçeve PVDF film sensör üzerinde yüksek kesin deplasman aşamaya düzeltmek için kimin PVDF film algılayıcı yaklaşık 10 cm ayrılmasıdır.</li>
	<li>Kesin bir hızda su yüzeyi uzak bacak kaldırma için yüksek kesin deplasman sahne altında rediktördür saptamak.</li>
</ol>4. Kalibrasyon dinamik güç ölçüm sistemi
<ol><li>Elektrostatik kuvvet sistemi26 PVDF film sensörü, kimin büyüklüğü daha az 0.5 µN. kontrol sisteminin elektrostatik kuvvet için iç ve dış elektrotlar uygulanan gerilim tarafından olmalıdır ücretsiz ucundaki hareket bir mikro-sabit güç oluşturmak için kullanın paralellik silindirik kapasitör. Dikkat: Kuvvet PVDF film yüzeye normal bir yönde hareket etmelidir ve uygulama amacı olabildiğince yakınına PVDF film sensör hassasiyetini artırmak için ucuna kadar beklenir.</li>
	<li>Bir adım giriş oluşturmak için kısa bir süre yürürlükte serbest bırakın.</li>
	<li>LabVIEW, yardımcı olan çıkış gerilim sinyalleri PVDF film sensörün okuma yazılımını kullanarak bilgisayar 4.2 adımda gerilim-zaman sinyali okunur.<ol>
<li>Download LabVIEW yazılım ve donanım sürücüsü NI-DAQmx yılında resmi web sitesi, Ulusal aletleri.</li>
		<li>LabVIEW gösterilen Şekil 3kullanarak sürekli analog voltaj ölçümü gösterimini açın.</li>
		<li>Kanal ayarlarımodülündeki şarj amplifikatör ile bağlı veri alma aygıtı fiziksel kanalı seçin.</li>
		<li>Örnek hızı 100000 100000 Zamanlama ayarlarımodülü için örnek sayısını ayarlayın.</li>
		<li>Günlük ve okunur oturum açma modu seçin ve Günlüğe kaydetme ayarlarımodülünde gerilim verilerini depolamak için dosya yolunu yazın.</li>
		<li>Yok tetikleyici Tetikleyici ayarlarımodülünde seçin.</li>
		<li>Gerilim sinyal örnekleme yapmak için araç çubuğundaki oku-şekil düğmesini tıklatın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>İçinde en yüksek gerilim zorlamak için sensör üzerinde hareket karşılık gelen gerilim eğrisi analiz.</li>
	<li>Farklı güç girişi, içinde bir dizi gerilim-güç noktaları kazandı, 4.1-4.4 adımları yineleyin.</li>
	<li>En yüksek çıkış voltajı ve standart güç kalibrasyon sonuç ilişkisini belirlemek.</li>
</ol>5. yapışma gücü belirli bir hızda ölçümü
<ol><li>Bir su damlası (5 µL) mekanik bir micropipette kullanarak PVDF film sensörü ücretsiz sonuna yerleştirin. Not: Damlacık konumunu PVDF film sensörü ucu yakın olmalıdır.</li>
	<li>Rediktördür yüksek kesin deplasman sahne altında bir tek bacak sopa.</li>
	<li>Şekil 4biriçinde gösterildiği gibi su yüzeyi, bacak kişilerle kadar yüksek kesin deplasman sahne alanı aşağı doğru hareket ederler. Monitör kamera sistemi tarafından bacak ve su yüzeyi arasındaki mesafe sensörü sol tarafında monte.</li>
	<li>Su yüzeyinden uzak bacak sabit bir hızda rediktördür kaldırma.</li>
	<li>Gerilim eğrinin çıkış yapan sürecinin adım 4,6 kurulan modelini kullanarak her noktası karşılık gelen güç hesaplamak ve sonra işlemi, çıkış yapan, kuvvet-zaman eğrisi Şekil 4bgösterildiği gibi çizin.</li>
	<li>Çıkış yapan işleminin belirli bir hızda en yüksek yapışma kaydedin.</li>
</ol>6. ölçüm farklı hızlarda yapışma gücü.
<ol><li>Bacaklar kaldırma hızı rediktördür tarafından alter ve adım 5 göre yapışma kuvvetleri ölçmek.</li>
	<li>6.1. adımda elde veri kullanarak hız eğrisi kaldırma karşı yapışma kuvvetleri arsa.</li>
	<li>Yapışma gücü ve eğri aracılığıyla kaldırma hızı arasındaki ilişkiyi analiz.</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>

Yazar ifşa etmek hiçbir şey vardır.

Bu protokol için PVDF film sensörüne dayalı bir dinamik güç ölçüm sistemi başarılı bir şekilde tasarlanmış, monte, uzak su yüzeyine yapışma kuvvetleri ölçmek için kalibre. Tüm adımları arasında çok önemli yapışma kuvvetleri bu çalışma olarak su yüzeyinden bacak kaldırma tarafından farklı hızlarda ölçüldü su hızlı manevra dikkat çekici özelliği odaklı. Kaldırma hızı artar zaman yapışma kuvvetleri azalmıştır deney çıkış yapan sonuçlarını gösterdi. Eğer onlar su yüksek bir hızda hareket bunlar su sineklerinin hissederdim ki...

Doğada su sineklerinin atlamak veya su yüzeyi ince ve nonwetting bacaklar1,2,3,4,5yardımı ile kolayca ve hızlı bir şekilde kayma için dikkat çekici yeteneğine sahip, Ama nadiren yavaş yavaş, karasal böcekler olan hareket. Suyun ve bacak6,7,8, arasında iletişim alanı ve yapışma yürürlükte dramatik azaltma işler superhydrophobic devlet su strider hiyerarşik yapısını stabilize 9. ancak, su sineklerinin hızlı kesilmesi su yüzeyinden hidrodinamik avantajları kötü yorumlanmış10,11,12kalır.
Su yüzeyinden atlama işlemi ağırlıklı olarak üç aşamada13,14,15,16ayrılmıştır. İlk başta, su sineklerinin atlama yönünü başlatmak ve belirlemek böcek sağlayan biyolojik enerji maksimum derinliği batan kadar su yüzey enerjiye dönüştürmek için orta ve arka bacaklar ile su yüzeyi aşağı doğru itin. ayırmayı hız. Artan sahne ile takip, böcek yukarı doğru kavisli su yüzeyi kapiller zorla maksimum hız erişene dek itilir. Son ayrılma aşamasında su strider atalet tarafından su yüzeyinden uzak kırma kadar yükselmeye devam ediyor, ama hızı büyük ölçüde nedeniyle yapışma gücü azalır su ile enerji tüketimi üzerinde asıl etkiye sahip su Yolgezer. Bu nedenle, bu iletişim kuralı ayrılma aşamasında kalkış farklı hızları, yapışma gücü ölçmek ve hızlı hareket eden farklı karakteristik açıklamak için önerilmiştir.
Ne zaman su yüzeyinden iten su sineklerinin yapışma gücü keşfetmek için birçok çalışma yapılmıştır. Lee & Kim yapışma gücü ve enerji su strider'ın bacaklar kaldırma ölçüde ne zaman temas açısı 160 derece17' ye yükseldi azalmıştır gerekli teorik ve deneysel olarak doğruladı. Pan Jen Wei bir hidrostatik deney 1/5, ağırlık 18bulundu TriboScope sistemi tarafından yapışma kuvvetleri ölçmek için tasarlanmış. Kehchih Hwang ayakları ve özellikli bir 2D sudan ayırma ve bacak superhydrophobicity yapışma gücü ve enerji dağıtımı19azaltılmasında önemli bir rol oynadı buldum yarı statik süreci analiz. Ancak, önceki çalışmalarda yapışma gücü ölçümü sadece hızlı atlama sırasında yapışma kuvvetleri değişiklikleri izlemek için bir yarı statik işleminin durumu oldu.
Bu çalışmada, polivinilidin florid (PVDF) film sensörü ve diğer adjuvan enstrüman kullanarak bir dinamik güç ölçüm sistemi tasarlanmış. Piezoelektrik diğer malzemelerle karşılaştırıldığında, PVDF daha yüksek duyarlılık20,21,22ile dinamik microforce ölçmek için daha uygundur. PVDF film sensör sistemi içine entegre ederek, gerçek zamanlı yapışma kuvvetleri olabilir tespit ve bacak su yüzey23,24,25dan çekiyordu zaman işlenir.

<table><tbody><tr><td>PVDF film sensörü</td><td>TE Bağlantısı</td><td>DT1-028K/L</td><td>PVDF film sensörü, dinamik temas kuvvetini algılamak için kullanılır.</td></tr><tr><td>Şarj amplifikatörü</td><td>Wuxi Shiao Technology co., Ltd</td><td>YE5852B</td><td>Şarj amplifikatörü&nbsp; girişin entegre değeri ile orantılı bir voltaj çıkışı üreten bir elektronik akım entegratörüdür</td></tr><tr><td>Veri toplama cihazı</td><td>National Instruments</td><td>USB-4431</td><td>Veri toplama cihazı, voltaj verilerini okumak için kullanılır.</td></tr><tr><td>Deplasman aşaması</td><td>ZOLIXINSTRUMENTS CO. LTD</td><td>KSAV1010-ZF</td><td>KSAV1010/2030-ZF, yüksek çözünürlüklü, yüksek stabilite ve yüksek yüke sahip bir kama dikey kademesidir.</td></tr><tr><td>CCD kamera</td><td>Shenzhen Andonstar Tech Co., Ltd</td><td>dijital mikroskop A1</td><td>Kare hızı: 30 kare/sn; Odak uzaklığı: 5mm - 30mm</td></tr><tr><td>Bilgisayar</td><td>Lenovo</td><td>G480</td><td></td></tr><tr><td>Servomotor</td><td>EMAX US Inc.</td><td>ES08MD</td><td>0.10 sn/60&deg; / 4.8v ile 0.08 sn/60&deg;/6.0v arasında değişen hıza sahip bu servo fena değil.</td></tr><tr><td>Mekanik Pipetler</td><td>Dragon Laboratory Instruments Limited</td><td>YE5K693181</td><td>Pipetler 0,1 & mu hacim aralığını kapsar; l'den 2,5 &'ya kadar; l</td></tr></tbody></table>

su strider bacak yukarı pvdf film algılayıcı tarafından atlama üzerinde hareket dinamik güç ölçümü

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

Genellikle bu su strider doğada fenomen için bir açıklama yapmak için amaçlayan bu çalışma atlar veya kolayca ama hızlı bir şekilde su yüzeyine kayar, onun en yüksek hareket ile ulaşan 150 cm/s hız. İlk olarak, biz mikroyapı ve taramalı elektron mikroskobu kullanılarak su strider bacaklar hiyerarşisini gözlenen. Bacaklar gözlenen morfolojisi temelinde, hangi enerji azaltma açısından zahmetsizce su yüzeyinde slayt için su sineklerinin yeteneği açıkladı dekolmanı su yüzeyinden bir teorik modeli kurulmuştur. İkinci olarak, tüm etkileşim işlemi tespit olabilir mükemmel hassasiyet ile PVDF film sensör kullanarak bir dinamik güç ölçüm sistemi geliştirildi. Daha sonra su ile temas halinde tek bir bacak yukarı doğru farklı hızlarda çekildi ve yapışma gücü aynı zamanda ölçüldü. Çıkış yapan denemenin sonuçları hızlı su sineklerinin atlama derin bir anlayış önerdi.

Kaldırma hızı ve adezyon kuvveti arasında ilişki Tablo 1' de gösterilen. Kaldırma hızı 0.3 m/s için 0,01 m/s ile arttığında, yapışma gücü su yüzeyi ve bacak azalır ölçüde 0,10 itibaren 0.03 arasında. Çıkış yapan denemenin sonuçları en yüksek yapışma kuvvetleri su sineklerinin hızlı bir şekilde su yüzeyine taşırsanız rahat hissedebilirsiniz belirtilen kaldırma hızını artırmak gibi önemli ölçüde azaltmak gösterdi.
<p class="jove_content" fo:keep-together.within-page="1"...

İletişim kuralı burada ücretsiz araştıran ve su yüzeyindeki su strider hızlı manevra adamıştır. Protokol bacaklar mikroyapı gözlemleyerek ve yapışma gücü farklı hızlarda su yüzeyinden çıkış yapan zaman ölçme içerir.

Su Strider bacak yukarı PVDF Film algılayıcı tarafından atlama üzerinde hareket dinamik güç ölçümü

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, ...

Bu mesaj, biyoloji, robotik ve akışkanlar dinamiği alanındaki temel soruları yanıtlamaya yardımcı olabilir, tek hücreli manipülasyon dokunsallığı, duruş ve ders süreci adı verilen bir işi anlamada"Rare Tech'teki adamlar bu tekniği sunuyor, makrodinamik kuvvetin yüksek hassasiyetle birleştirilebilmesidir, bu da tüm etkileşim sürecini hızlandırabilir. En eski ölçüm, su yürüyüşçüleri ile su yüzeyi arasındaki yapışma kuvveti hakkında bilgi sağlayabilir. Ayrıca DNA enjeksiyonu ve gen terapisi gibi diğer sistemlere de tedarik edilebilir.Voltaj sinyalini veya bilgisayardaki PVDF film sensörünü görüntülemek ve işlemek zor olduğu için entegrasyon veya sistem montajı ve yazılım kullanımı kritik öneme sahiptir. Dinamik kuvvet ölçüm sistemini, metin protokolünde gösterilen bu şematik resme göre birleştirin. PVDF film sensörünün bir tarafını elektrotlarla birlikte yatay çerçeve üzerine yerleştirilen yüksek hassasiyetli yer değiştirme aşamasına sabitleyin ve diğer tarafı asılı bırakın.PVDF film sensörünün bu kurulum yöntemi, dinamik makro kuvveti için ortamın çözünürlüğünü iyileştirmeye yardımcı olur. PVDF film sensörünü şarj amplifikatörüne, şarj amplifikatörünü veri toplama cihazına ve veri toplama cihazını bilgisayara bağlayın. Kamerayı çerçeveye sabitleyin.Suyu ve bacakları net bir şekilde filme almak için kameranın konumunu ve odağını ayarlayın. Su sıçrayıcı ayakları ile su arasındaki mesafeyi kabaca ayarlamak için, PVDF film sensöründen ayrılması yaklaşık 10 santimetre olan PVDF film sensörünün üzerindeki çerçeveye yüksek hassasiyetli bir yer değiştirme aşaması sabitleyin. Su sıyırıcı ayağını su yüzeyinden belirli bir hızda kaldırmak için servo motoru yüksek hassasiyetli yer değiştirme aşamasının altına sabitleyin.Dinamik Kuvvet Ölçüm Sisteminin kalibrasyonuna başlamadan önce, National Instruments'ın resmi web sitesinde laboratuvar görünümü yazılımını ve donanım sürücüsünü indirin. Büyüklüğü 0,5 mikronewton'dan az olması gereken PVDF film sensörünün serbest ucuna etki eden bir mikro sabit kuvvet oluşturmak için elektrostatik kuvvet sistemini kullanın. Paralel silindirik kondansatörün iç ve dış elektrotlarına uygulanan bir voltajla sistemin elektrostatik kuvvetini kontrol edin.Kuvvet, PVDF filmin yüzeyine özgü bir yönde hareket etmelidir ve hassasiyeti artırmak için O noktası uygulamasının PVDF film sensörünün ucuna mümkün olduğunca yakın olması gerekir. Bir adım girişi oluşturmak için kuvveti kısa sürede serbest bırakın. PVDF film sensörünün çıkış voltajı sinyallerini okumaya yardımcı olan LabView yazılımını kullanarak bilgisayardaki voltaj zaman sinyalini okuyun.Sürekli analog voltaj ölçümünün demosunu açın. Kanal ayarları modülünde şarj amplifikatörüne bağlı veri toplama cihazının fiziksel kanalını seçin. Zaman ayarları modülünde örnekleme hızını 100.000 ve örnek sayısını 100.000 olarak ayarlayın.Seçin Günlük ve Oku'kayıt modu olarak, ve yazın file Voltage verilerini Kayıt Ayarları modülünde saklamak için yol. Ayrıca, Tetikleyici Ayarları modülünde Tetikleyici yok'u seçin. Voltaj sinyalini örneklemek için araç çubuğundaki ok şeklindeki düğmeyi tıklayın.Tepe voltajının sensöre uygulanan kuvvete karşılık geldiği voltaj eğrisini analiz edin. Bu adımları, bir dizi voltaj kuvvet noktasının kazanıldığı farklı kuvvet girişinde tekrarlayın. Kalibrasyon sonucundaki tepe çıkışı, voltaj ve standart kuvvet ile ilgili ilişkiyi belirleyin.Ölçümü gerçekleştirmek için önce mekanik bir mikro pipet kullanarak PVDF film sensörünün serbest ucuna bir su damlası yerleştirin. Damlacığın konumu, PVDF film sensörünün ucuna yakın olmalıdır. Şimdi, yüksek hassasiyetli yer değiştirme aşamasının altına tek bir bacak yerleştirin.Yüksek hassasiyetli yer değiştirme aşamasını bacak su yüzeyiyle temas edene kadar aşağı doğru hareket ettirin. Sensörün sol tarafına monte edilmiş kamera sistemi ile bacak ile su yüzeyi arasındaki mesafeyi izleyin. Ardından, bacağı servo motor aracılığıyla sabit bir hızda su yüzeyinden kaldırın.Metin protokolünde açıklandığı gibi, ayrılma işleminin voltaj eğrisinin her bir noktasına karşılık gelen kuvveti hesaplayın. Farklı hızlarda yapışma kuvvetini ölçmek için, servo motor tarafından bacakların kaldırma hızını değiştirin ve yapışma kuvvetini daha önce olduğu gibi ölçün. Ardından, bacağı kaldırmaktan elde edilen verileri kullanarak yapışma kuvvetine karşı kaldırma hızı eğrisini çizin.Burada, bacakların belirli bir hızda ayrılma deneyinde PVDF film sensörü tarafından ölçülen gerçek zamanlı yapışma kuvveti gösterilmektedir. Ayrılan deneyin sonuçları, yapışma kuvvetinin 0.10 mikronewton'dan 0.03 mikronewton'a önemli ölçüde azaldığını ve kaldırma hızının saniyede 0.0 metreden saniyede 0.3 metreye yükseldiğini göstermektedir. Bu prosedürü denerken, su tarafından ıslanmalarını önlemek için su yürüyüşçüsünün kaymasını değiştirmeyi unutmamak önemlidir, bu da bu deneyin doğruluğunu artırmaya yardımcı olur.Genel olarak, bu önlem için yeni olan kişiler mücadele edecektir çünkü PVDF film sensörü elektromanyetik parazit ve ortamdaki titreşimden etkilenebilir. Yapışma kuvvetinin, bacağı su yüzeyinden kaldırarak farklı bir hızda ölçülmesi çok önemlidir. Çalışma, su üzerinde daha hızlı manevra yapmanın dikkat çekici özelliklerine odaklanmaktadır.Bu teknik, geliştirildikten sonra biyoloji alanındaki araştırmacıların, Dinamik Kuvvet Ölçüm Sistemi'nde su yüzeyinden ayrılan su sıçrayıcısının yapışma kuvvetini keşfetmelerinin önünü açtı.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Kaygan bir yüzey üzerinde yürüme, bir gergin böcek elektrikli kaydedildi tarsal kontak sinyali zamanlı motor aktivite, kaydetmek için bir yöntem açıklanmaktadır. Bu yüzey ile bacakları arasındaki mekanik etkileşimi az etkisi altında adaptif davranış nöral temelini çalışmak için kullanılır.

Böcekler Adaptif Lokomotor Davranış Sinir Dayanak incelenmesi

Bir protokol olarak alan yaya davranışları karakterizasyonu ve elde edilen yapısal tepkinin simülasyonu için sunulmuştur. Saha testleri kalp pili belirlenen yerinde katılımcılar arasında hızı ve senkronizasyon hızı insan kaynaklı yüklerin simülasyon ve doğrulama için gerekli bir girdi teşkil ettiğini göstermektedir.

Characterized In-sahada Yaya Davranışı geçerli İnsan kaynaklı Titreşimlerin Simülasyonu

Bu çalışmada, biyolojik bir aktüatör ve fonksiyonelleştirilmiş elastomerik konsol kollarıyla birlikte kendinden stabilize olan yüzme biorobotuna kardiyomiyositler ekildi, kültürlendi ve biyokimyasal ve biyomekanik özellikleri zamanla karakterize edildi.

Kardiyak Kas Hücresine Dayalı Aktüatör ve Kendiliğinden Sertleşen Biorobot - Bölüm 2

Biz özel olarak oluşturulmuş bir mekanik test aygıtı kullanarak alt milimetre ölçek lifler üzerinde üç sayılık bükme testleri gerçekleştirmek için bir protokol mevcut. Cihazın Kuvvetleri en fazla 10 N 20 µN kadar ölçebilir ve bu nedenle çeşitli lif boyutları hizmet verebilir.

Deniz sünger Spicules mekanik özelliklerini ölçmek için bir milimetre ölçek bükülme test sistemi

Protokol, havada bulunan damlacıklar ve süper hidrofobik substratlar arasındaki etkileşimi araştırmayı amaçlamaktadır. Bu, ölçüm sistemini kalibre etmek ve farklı ızgara fraksiyonları ile süper hidrofobik substratlar etkileşim gücünü ölçmek içerir.

Optik kol metodu ile bir damlacık ile süper hidrofobik substrat arasındaki etkileşim gücünü ölçme

Bu çalışma, masa tenisinde inme sırasında çapraz adım ve chasse adımı arasındaki zemin reaksiyon kuvveti özelliklerini araştırmak için bir protokol sürmektedir.

Masa Tenisinde İnme Sırasında Ayak Oyunlarının Kinetik Özelliklerinin Karşılaştırılması: Çapraz Adım ve Chasse Adımı

Bu protokol, Footscan basınç plakası kullanarak 45° yön değiştirme görevleri sırasında plantar basınç dağılımı, ayak dengesi ve ayak ekseni açısını niceliklendirmek için standartlaştırılmış bir yaklaşımı detaylandırır ve kontrollü yaklaşma hızında çift taraflı uzuv yükleme desenlerinin tekrarlanabilir değerlendirilmesini sağlar.

Yön Değişikliği (COD) hareketinin çift taraflı uzuvlarda plantar basınç ve ayak dengesi üzerindeki etkisi

Bu protokol, küçük gerilme bölgesindeki mikroyapıların mekanik özelliklerini hassas şekilde ölçebilen bir sıkıştırma test cihazının konfigürasyonunu ve bu cihazla yapılan sistematik bir sıkıştırma testi yöntemini sunar. Önerilen cihaz, çeşitli mikroyapıları ve polimer bazlı malzemelerin mekanik davranışlarını analiz etmek için kullanılabilir.

Küçük Deformasyonlarda Sıkıştırıcı Gerilme-Deformasyon Yanıtının Ölçümü

Yatay ve dikey elektrohidrodinamik sıvı köprüler yüksek yoğunluklu elektrik alanları ve polar dielektrik sıvıların etkileşimi keşfetmek için basit ve güçlü araçlardır. Temel aparat ve (örneğin, su, DMSO ve gliserol) sunulmuştur, üç sıvı için termografik görüntü dahil olmak üzere, çalışma örnekleri, bu yapı.

Polar Dielektrik Sıvılar gelen elektrohidrodinamik Köprülerin Hazırlanması

Çok çeşitli tek molekülleri kovalent olarak bir AFM ucuna bağlamak için bir protokol sunulmuştur. Bu moleküllerin katı mesnetler ve biyo-arayüzler üzerindeki yapışma kuvvetini ve serbest enerjisini belirlemek için prosedürler ve örnekler verilmiştir.

Atomik Kuvvet Spektroskopi Tek Molekül Yapışma incelenmesi

Keşfedin su yürüyen böceklerinin yüzey üzerindeki manevra yeteneklerini PVDF film sensörü ile dinamik kuvvet ölçümü kullanarak. Bu yöntem biyoloji, robotik ve akışkanlar dinamiği alanlarında yapışma kuvvetlerini analiz etmeye yardımcı olur.

Su Strider bacak yukarı PVDF Film algılayıcı tarafından atlama üzerinde hareket dinamik güç ölçümü

Daha fazla video keşfet