Gli autori ringraziano la National Key Technology Research e programma di sviluppo del Ministero della scienza e tecnologia della Cina (n. 2011BAK15B06) per il loro sostegno. Grazie Shuya Zhuang che è uno studente master dal nostro laboratorio per aiutarci a completare le riprese video.

1. osservazione della struttura superficiale sulla gamba Water Strider
<ol><li>Raccogliere acqua striders da locali stagni d'acqua dolce utilizzando guadino di pesca.</li>
	<li>Tagliare almeno 5 paia di gambe centrali come campioni sperimentali utilizzando le forbici. Toccare la parte inferiore delle gambe con attenzione, per evitare la contaminazione della superficie e l'interruzione della microstruttura nella parte anteriore le gambe.</li>
	<li>Asciugare le gambe all'aria.</li>
	<li>Osservare la microstruttura superficiale delle gambe utilizzando un microscopio elettronico a scansione con risoluzione di micro-livello, come mostrato in Figura 1un.</li>
	<li>Osservare la microsetae delle gambe utilizzando un microscopio elettrico con risoluzione di nano-livello come mostrato inFigura 1b.</li>
</ol>2. preparare il componente del sistema di misura di forza dinamica
<ol><li>Acquistare un sensore di pellicola PVDF con una dimensione di 14,9 X 10.2 mm2 X 28 μm, che produce più di 10 mV per micro-ceppo. Nota: Il sensore di pellicola PVDF viene utilizzato per rilevare la forza di contatto dinamica con l'alta sensibilità.</li>
	<li>Acquistare un amplificatore di carica con massima 1000 mV/pC carica guadagno e basso rumore μV meno di 5. Nota: L'amplificatore di carica viene utilizzato per ingrandire il segnale dal sensore di pellicola di PVDF, in cui l'uscita di carica dal trasduttore viene convertito in tensione.</li>
	<li>Acquistare un dispositivo di acquisizione dati, in cui l'ingresso analogico ha le frequenze di campionamento in un range da 1 s a 102,4 kS/s. Nota: Il dispositivo di acquisizione dati è utilizzato per leggere i dati di tensione dell'amplificatore di carica e li invia al computer per l'ulteriore elaborazione e visualizzazione.</li>
	<li>Acquistare un servomotore e diverse fasi di spostamento ad alta precisione. Nota: Le gambe partono da acqua a velocità diversa, mossi dal servomotore.</li>
	<li>Acquisto una fotocamera CCD, cui lunghezza di messa a fuoco è in un range da 5 mm a 30 mm e il frame rate è di 30 fps. Nota: Questa fotocamera è utilizzata per registrare e monitorare la deformazione della superficie dell'acqua e la distanza tra le gambe e la superficie dell'acqua.</li>
	<li>Preparare un computer ad alte prestazioni.</li>
</ol>3. montaggio di tutte le parti del sistema di misura di forza dinamica
<ol><li>Assemblare il sistema di misurazione della forza dinamica secondo l'illustrazione schematica mostrata in Figura 2una e lo strumento vero e proprio esperimento mostrato in Figura 2b.</li>
	<li>Fissare un lato del sensore pellicola PVDF con gli elettrodi per la fase di spostamento ad alta precisione, che è posto sul telaio orizzontale, come l'altro lato è appeso. Questo metodo di installazione del sensore PVDF film aiuta a migliorare la risoluzione della misurazione per la forza di micro dinamica.</li>
	<li>Collegare il sensore di pellicola PVDF per l'amplificatore di carica, l'amplificatore di carica al dispositivo di acquisizione dati e il dispositivo di acquisizione dati al computer.</li>
	<li>Fissare la telecamera alla fase di spostamento ad alta precisione, che è posto sul lato sinistro del sensore della pellicola di PVDF.</li>
	<li>Per più o meno regolare la distanza tra le gambe e l'acqua rapidamente, difficoltà di una fase di spostamento ad alta precisione per il telaio sopra il sensore di pellicola PVDF, cui separazione dal sensore di pellicola di PVDF è circa 10 cm.</li>
	<li>Per sollevare la gamba dalla superficie dell'acqua ad una velocità precisa, difficoltà il servomotore sotto il palcoscenico di spostamento ad alta precisione.</li>
</ol>4. taratura del sistema di misura di forza dinamica
<ol><li>Utilizzare la forza elettrostatica sistema26 per generare una forza costante di micro ha agita sull'estremità libera del sensore a film PVDF, cui grandezza dovrebbe essere inferiore a 0,5 µN. la forza elettrostatica del sistema di controllo di una tensione applicata agli elettrodi interni ed esterni del condensatore cilindrico parallelo. Attenzione: La forza dovrebbe agire in direzione normale alla superficie della pellicola PVDF e il punto di applicazione dovrebbe per essere più vicino possibile alla punta del sensore pellicola PVDF per aumentare la sensibilità.</li>
	<li>Rilasciare la forza in tempi brevi per generare un input di passaggio.</li>
	<li>Leggere il segnale di tensione-tempo di passo 4.2 nel computer utilizzando il software LabVIEW, che aiuta a leggere i segnali di tensione di uscita del sensore di pellicola PVDF.<ol>
<li>Scarica il software LabVIEW e il driver di hardware NI-DAQmx nel sito web ufficiale di National Instruments.</li>
		<li>Aprire la demo della misurazione continua tensione analogica utilizzando LabVIEW, come illustrato nella figura 3.</li>
		<li>Selezionare il canale fisico del dispositivo di acquisizione dati collegato con l'amplificatore di carica nel modulo delle Impostazioni di canale.</li>
		<li>Impostare la frequenza di campionamento a 100000 e il numero di campioni da 100000 nel modulo delle Impostazioni di sincronizzazione.</li>
		<li>Selezionare il registro e leggere come la modalità di registrazione e scrivere il percorso del file per memorizzare i dati di tensione nel modulo delle Impostazioni di registrazione.</li>
		<li>Non selezionare alcun trigger nel modulo delle Impostazioni di Trigger.</li>
		<li>Fare clic sul pulsante freccia-forma nella barra degli strumenti per campionare il segnale di tensione.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Analizzare la curva di tensione, in cui la tensione di picco è corrispondente per forzare ha agito sul sensore.</li>
	<li>Ripetere i passaggi 4.1-4.4 all'ingresso di forza diversa, in cui possono essere ottenuti una serie di punti di forza di tensione.</li>
	<li>Determinare la relazione circa la tensione di uscita di picco e la forza standard nel risultato della calibrazione.</li>
</ol>5. misurazione della forza di adesione a una certa velocità
<ol><li>Mettere una goccia di acqua (5 µ l) sulla estremità libera del sensore pellicola PVDF utilizzando una micropipetta meccanica. Nota: La posizione della goccia dovrebbe essere vicino alla punta del sensore di pellicola PVDF.</li>
	<li>Attaccare una sola gamba al servomotore sotto il palcoscenico di spostamento ad alta precisione.</li>
	<li>Spostare il palco di alta-preciso spostamento verso il basso fino a quando i contatti di gamba con la superficie dell'acqua, come mostrato nella Figura 4un. Monitorare la distanza tra la superficie di gamba e acqua dal sistema di telecamera montata sul lato sinistro del sensore.</li>
	<li>Sollevare la gamba dalla superficie dell'acqua ad una velocità costante attraverso il servomotore.</li>
	<li>Calcolare la forza corrispondente a ciascun punto della curva di tensione del processo in partenza utilizzando il modello stabilito al punto 4.6 e quindi disegnare la curva forza-tempo di partenza del processo, come mostrato nella Figura 4b.</li>
	<li>Registrare l'adesione di picco del processo in partenza ad una certa velocità.</li>
</ol>6. misurazione della forza di adesione a diverse velocità.
<ol><li>Modificare la velocità di sollevamento delle gambe del servomotore e misurare la forza di adesione secondo passaggio 5.</li>
	<li>Tracciare la forza di adesione contro sollevamento curva di velocità utilizzando i dati ottenuti al punto 6.1.</li>
	<li>Analizzare il rapporto tra la forza di adesione e la velocità di sollevamento attraverso la curva.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Gao, X., Jiang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biophysics:+Water-repellent+legs+of+water+striders.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+hydrodynamics+of+water+strider+locomotion.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drag+reduction+of+a+miniature+boat+with+superhydrophobic+grille+bottom.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nano+to+micro+structural+hierarchy+is+crucial+for+stable+superhydrophobic+and+water-repellent+surfaces.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superior+water+repellency+of+water+strider+legs+with+hierarchical+structures:+experiments+and+analysis.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water+surface+locomotion+by+spiders:+distinct+gaits+in+diverse+families.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+topographies+of+water+surface+dimples+formed+by+superhydrophobic+water+strider+legs.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Buoyant+force+and+sinking+condition+of+a+hydrophobic+thin+rod+floating+on+water.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamical+force+and+imaging+characterization+of+superhydrophobic+surfaces.">Dynamical force and imaging characterization of superhydrophobic surfaces.</a> Langmuir the Acs Journal of Surfaces &amp; Colloids. 28 (1), 453-458 (2012).</li><li>Zheng, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elegant+Shadow+Making+Tiny+Force+Visible+for+Water-Walking+Arthropods+and+Updated+Archimedes'+Principle.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Why+superhydrophobicity+is+crucial+for+a+water-jumping+microrobot?+Experimental+and+theoretical+investigations.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+Understanding+Why+a+Superhydrophobic+Coating+Is+Needed+by+Water+Striders.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water+striders+adjust+leg+movement+speed+to+optimize+takeoff+velocity+for+their+morphology.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomimetic+mechanics+behaviors+of+the+strider+leg+vertically+pressing+water.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Why+a+mosquito+leg+possesses+superior+load-bearing+capacity+on+water:+Experimentals.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+wetting+mechanism+based+upon+triple+contact+line+pinning.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+superhydrophobicity+in+the+adhesion+of+a+floating+cylinder.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adhesion+forces+and+contact+angles+of+water+strider+legs.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nature's+design+of+hierarchical+superhydrophobic+surfaces+of+a+water+strider+for+low+adhesion+and+low-energy+dissipation.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+PVDF+microforce/force+rate+sensor+for+practical+applications+in+micromanipulation.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+flexible+piezoelectric+force+sensor+based+on+PVDF+fabrics.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+PVDF+film+to+stress+measurement+of+structural+member.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proposal+for+a+step+response+evaluation+method+for+force+transducers.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+environmental+noise+suppression+for+micronewton+force+sensing+based+on+electrostatic+by+injecting+air+damping.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+multi-position+calibration+of+the+stiffness+for+atomic-force+microscope+cantilevers+based+on+vibration.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Differential+Method+for+Force+Measurement+Based+on+Electrostatic+Force.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+Sensitive,+Precise,+and+Traceable+Measurement+of+Force.">Highly Sensitive, Precise, and Traceable Measurement of Force.</a> Instrumentation Science &amp; Technology. 44 (4), 386-400 (2016).</li><li>Kurata, M., Li, X., Fujita, K., Yamaguchi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Piezoelectric+dynamic+strain+monitoring+for+detecting+local+seismic+damage+in+steel+buildings.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PVDF-based+microfabricated+tactile+sensor+for+minimally+invasive+surgery.">PVDF-based microfabricated tactile sensor for minimally invasive surgery.</a> Journal of Microelectromechanical Systems. 18 (1), 195-207 (2009).</li></ol>

L'autore non ha nulla di divulgare.

In questo protocollo, un sistema di misura di forza dinamica basato sul sensore di pellicola PVDF con successo era ideato, assemblato, tarato per misurare la forza di adesione dalla superficie dell'acqua. Tra i passaggi interi, era cruciale che la forza di adesione è stata misurata a diverse velocità sollevando la gamba dalla superficie dell'acqua come questo studio incentrato sulla caratteristica notevole della manovra veloce sull'acqua. I risultati di partenza esperimento ha mostrato che la forza di adesione è diminuito quando la velocità di sollevamento aumentata. Questi ha chiarito che l'acqua striders sentirei rilassato se si trasferirono ad alta velocità sull'acqua.
Il metodo di misurazione della forza dinamica basata su PVDF è un importante complemento al metodo tradizionale. In oltre gli studi, solitamente è stata misurata la forza di adesione di acqua striders nel processo di distacco dal microscopio a forza atomica (AFM) in una modalità quasi-statica. Rispetto al metodo AFM, nonostante che la precisione di misura è leggermente inferiore, il sensore di pellicola PVDF è in grado di misurare la forza di più grandi oggetti macroscopici. Inoltre, grazie alle sue caratteristiche di risposta di frequenza di grandi dimensioni, il sensore di pellicola PVDF può misurare l'interazione dinamica tra le gambe e la superficie dell'acqua mentre l'AFM potrebbe essere usato soltanto nella condizione di quasi-statica al contrario.
Il metodo proposto per misurare forza dinamica è stato limitato che solo la micro-forza potrebbe essere misurata. Se abbiamo applicato una grande forza al sensore penzoloni, causerebbe una deformazione considerevole del sensore pellicola PVDF, che porterebbe a risultati imprecisi. Inoltre, l'area sensibile del sensore pellicola PVDF era piccola, che ha limitato le dimensioni dell'oggetto misurato. Tuttavia, in contrasto con il metodo convenzionale, il metodo proposto è stato in grado di misurare la forza dinamica, piuttosto che semplicemente la misura della forza statica, in grado di esibire il processo intero di interazione.
Questo metodo basato su sensore film PVDF ha vaste applicazioni in molti campi dovuto la relativa alta sensibilità nella flessibilità di telerilevamento e notevole forza dinamica. Ad esempio, è stato disegnato molta attenzione all'applicazione nel monitoraggio strutturale monitorando la risposta degli edifici sotto la vibrazione o grandi movimenti27,28. Inoltre, i sensori di pellicola PVDF sono utilizzati per misurare direttamente l'interazione tra due goccioline inviscido nel processo di coalescenza, in cui la meccanica dei fluidi non sono stati completamente compresi. Inoltre, il sensore di pellicola PVDF inoltre svolge un ruolo importante in sensori tattili nel robot29. Il sensore è integrato a portata di mano del robot per misurare la forza di contatto così come la temperatura a contatto di un oggetto. Nel campo della ricerca biologica, sensori di forza base di PVDF contribuire a migliorare il tasso di successo della manipolazione unicellulare, come DNA iniezione e la terapia genica, attraverso il controllo di precise risposte meccaniche con alta sensibilità.

In natura, acqua striders possiedono notevoli capacità di saltare o scivolare facilmente e velocemente sulla superficie dell'acqua con l'aiuto del gambe snelle e nonwetting1,2,3,4,5, ma raramente si muovono lentamente, che è diverso dagli insetti terrestri. La struttura gerarchica di strider acqua stabilizza lo stato superidrofobiche, che rende la drastica riduzione nella forza di adesione e area di contatto tra acqua e la gamba6,7,8, 9. Tuttavia, i vantaggi idrodinamici del ritiro rapido dell'acqua striders dalla superficie dell'acqua rimangono mal interpretato10,11,12.
Il processo di salto dalla superficie dell'acqua è principalmente diviso in tre fasi13,14,15,16. In un primo momento, acqua striders spingere la superficie dell'acqua verso il basso con le gambe centrali e posteriori per convertire l'energia biologica in energia della superficie dell'acqua fino ad affondare per la profondità massima, che consentono l'insetto inizializzare la direzione salta e determinare la velocità di scollegamento. Seguita dalla fase ascendente, l'insetto è spinto verso l'alto tramite la forza capillare della superficie dell'acqua curvo fino a raggiungere la velocità massima. Nella fase finale di disimpegno, il strider acqua continua a salire per inerzia fino alla rottura con la superficie dell'acqua, ma la velocità è ridotta in gran parte a causa della forza di adesione con l'acqua, che ha la principale influenza sul consumo di energia del acqua strider. Quindi, questo protocollo si propone di misurare la forza di adesione a diverse velocità di decollo in fase di disimpegno e spiegare la caratteristica distinta di rapido movimento.
Ci sono stati molti studi per esplorare la forza di adesione di acqua striders quando propulsione dalla superficie dell'acqua. Lee & Kim teoricamente e sperimentalmente confermato che la forza di adesione e l'energia necessari sollevamento gambe di strider di acqua è diminuito drasticamente quando l'angolo di contatto aumentata a 160 gradi17. Pan Jen Wei progettato un esperimento idrostatico per misurare la forza di adesione dal sistema TriboScope, che è stato trovato per essere 1/5 del suo peso 18. Kehchih Hwang analizzato il processo quasi statico delle gambe lo scollegamento dall'acqua con un modello 2D e trovato che il superhydrophobicity delle gambe ha giocato un ruolo significativo nel ridurre l'adesione forza ed energia dissipazione19. Tuttavia, la misurazione della forza di adesione negli studi precedenti era solo a condizione di un processo quasi statico, che è stato in grado di monitorare i cambiamenti di forza di adesione durante il salto veloce.
In questo studio, abbiamo progettato un sistema di misura di forza dinamica mediante sensore di polivinilidene fluoruro (PVDF) film e l'altro strumento di adiuvante. Rispetto ad altri materiali piezoelettrici, PVDF è più adatto per misurare la dinamica microforce con maggiore sensibilità20,21,22. Integrando il sensore di pellicola PVDF nel sistema, la forza di adesione in tempo reale potrebbe essere rilevata ed elaborata quando la gamba era tirando da acqua superficiale23,24,25.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:559px;" width="559">
	<tbody>
		<tr height="32">
			<td height="32" style="height:32px;width:87px;">PVDF film sensor</td>
			<td style="width:111px;">TE Connectivity</td>
			<td style="width:87px;">DT1-028K/L</td>
			<td style="width:275px;">The PVDF film sensor is used to sense the dynamic contact force .</td>
		</tr>
		<tr height="48">
			<td height="48" style="height:48px;width:87px;">Charge amplifier</td>
			<td style="width:111px;">Wuxi Shiao Technology co.,Ltd</td>
			<td style="width:87px;">YE5852B</td>
			<td style="width:275px;">The charge amplifier&#160;is an electronic current integrator that produces a voltage output proportional to the integrated value of the input</td>
		</tr>
		<tr height="48">
			<td height="48" style="height:48px;width:87px;">Data acquisition device</td>
			<td style="width:111px;">National Instruments</td>
			<td style="width:87px;">USB-4431</td>
			<td style="width:275px;">The data acquisition device is used to read the voltage data.</td>
		</tr>
		<tr height="48">
			<td height="48" style="height:48px;width:87px;">Displacement stage</td>
			<td style="width:111px;">ZOLIXINSTRUMENTS CO.LTD</td>
			<td style="width:87px;">KSAV1010-ZF</td>
			<td style="width:275px;">KSAV1010/2030-ZF is a wedge vertical stage with high-resolution, high-stability and high-load.</td>
		</tr>
		<tr height="48">
			<td height="48" style="height:48px;width:87px;">CCD camera</td>
			<td style="width:111px;">Shenzhen Andonstar Tech Co., Ltd</td>
			<td style="width:87px;">digital microscope A1</td>
			<td style="width:275px;">Frame rate: 30 frames/sec;Focal distance: 5mm - 30mm</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:87px;">Computer</td>
			<td style="width:111px;">Lenovo</td>
			<td style="width:87px;">G480</td>
			<td style="width:275px;"></td>
		</tr>
		<tr height="32">
			<td height="32" style="height:33px;width:87px;">Servomotor</td>
			<td style="width:111px;">EMAX US Inc.</td>
			<td style="width:87px;">ES08MD</td>
			<td style="width:275px;">It&#39;s not bad this servo with speed varying from 0.10 sec/60&#176; / 4.8v to 0.08 sec/60&#176;/6.0v.</td>
		</tr>
		<tr height="48">
			<td height="48" style="height:48px;width:87px;">Mechanical Pipettes</td>
			<td style="width:111px;">Dragon Laboratory Instruments Limited</td>
			<td style="width:87px;">YE5K693181</td>
			<td style="width:275px;">The pipettes cover volume range of 0.1 &#956;l to 2.5 &#956;l</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measurement of dynamic force acted on water strider leg jumping upward by the pvdf film sensor

Questo studio ha mirato a fare una spiegazione per il fenomeno in natura che strider acqua solitamente salta o scivola sulla superficie dell'acqua, facilmente, ma rapidamente, con la sua locomozione picco velocità raggiungendo 150 cm/s. Prima di tutto, abbiamo osservato la microstruttura e la gerarchia delle gambe strider acqua usando il microscopio elettronico a scansione. In base alla morfologia osservata delle gambe, è stato stabilito un modello teorico del distacco dalla superficie dell'acqua, che ha spiegato la capacità degli acqua striders a scivolare sulla superficie dell'acqua senza sforzo in termini di riduzione di energia. In secondo luogo, un sistema di misura di forza dinamica è stato ideato utilizzando il sensore di pellicola PVDF con eccellente sensibilità, che potevano rilevare il processo intero di interazione. Successivamente, una sola gamba a contatto con acqua è stata tirata verso l'alto a velocità diverse, e la forza di adesione è stata misurata allo stesso tempo. I risultati dell'esperimento in partenza ha suggerito una profonda comprensione del salto veloce di acqua striders.

Il rapporto tra forza di adesione e velocità di sollevamento è mostrato nella tabella 1. Quando la velocità di sollevamento aumenta da 0,01 m/s a 0,3 m/s, l'adesione della forza tra l'acqua superficie e gamba diminuisce drammaticamente da 0,10 a 0,03. I risultati dell'esperimento in partenza ha mostrato che la forza di adesione di picco diminuirebbe drasticamente come l'aumento di Velocità sollevamento, che ha indicato che l'acqua striders può stare tranquillo se si muovono rapidamente sulla superficie dell'acqua.
In questa carta, è stabilito un modello delle gambe in partenza dalla superficie dell'acqua basato sulla microstruttura delle gambe e la forma delle setole, che potrebbe delucidare il meccanismo di facile saltare dalla superficie dell'acqua con riduzione di bassa energia. La seta di gambe era un rastremato con la sottile parte anteriore e parte posteriore estremamente spessa, come illustrato nella Figura 1, che ha provocato la rigidità della parte anteriore molto più bassa rispetto alla posteriore. Così, la parte anteriore della seta tendeva a piegare facilmente, mentre la parte posteriore ha fatto non a causa della rigidità eccellente. Quando la gamba è stata tirata lontano dall'acqua, le setole sulla gamba sarebbero essere piegati come risultato della forza di adesione e infine essere verticale alla superficie dell'acqua, come mostrato nella Figura 5. Acqua sarebbe caduta lungo le setole naturalmente con dissipazione di energia bassa, che potrebbe essere trascurato. La flessione della seta sarebbe ridurre in modo significativo la linea di contatto in un cerchio con diametro di 0,2 m e la riduzione di energia può essere espresso come:
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58221/58221eq1.jpg"> dove, y era coefficiente di tensione superficiale, 72 mJ/m2 e D è il diametro della punta di seta, rispettivamente. Quindi, l'acqua striders può saltare in acqua facilmente.
Il rapporto tra la forza di adesione e velocità di sollevamento è stato interpretato accuratamente attraverso il precedente modello in partenza. Secondo la conservazione dell'energia, l'energia totale dell'acqua sollevata a causa della forza di adesione era approssimativamente uguale alla riduzione di energia della gamba Ediss. In questo modello, Ediss è stato costante a diverse velocità di sollevamento. Così, l'energia dell'acqua tirato su, tra cui l'energia potenziale Ep e l'energia cinetica Ek, era immutabile. L'alta velocità di sollevamento porterà alla piccola energia potenziale Ep e grande energia cinetica Ek. Pertanto, come aumentare la velocità di sollevamento, la forza di adesione, proporzionale all'energia potenziale Ep, diminuirebbe drasticamente.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58221/58221fig1.jpg"> Figura 1: il strider acqua nonwettinggambe. (a) le setole sulla gamba superidrofobiche. (b) le scanalature su scala nanometrica sulle setae. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/58221/58221fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58221/58221fig2.jpg"> Figura 2: il sistema di misurazione della forza dinamica. (a) l'illustrazione schematica del sistema di misura di forza dinamica è composto da un sensore di pellicola PVDF, una telecamera CCD, un amplificatore di carica, un dispositivo di acquisizione dati e un computer. (b) lo strumento vero e proprio esperimento del sistema di misura di forza dinamica. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/58221/58221fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58221/58221fig3.jpg"> Figura 3 : Il pannello frontale del demo della misurazione tensione analogica continua. La demo di LabVIEW è usato per i segnali di tensione campione del sensore di pellicola PVDF. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/58221/58221fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58221/58221fig4.jpg"> Figura 4 : L'esperimento in partenza delle gambe a una certa velocità. (a) il distacco delle gambe dalla superficie dell'acqua. forza (b) l'adesione in tempo reale misurata dal sensore di pellicola di PVDF. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/58221/58221fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58221/58221fig5.jpg"> Figura 5: modello teorico della gamba di strider di acqua in partenza dalla superficie dell'acqua. Questo modello viene illustrato che la seta si piega peeling lontano dalla superficie dell'acqua. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/58221/58221fig5large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Table 1" src="/files/ftp_upload/58221/58221table1.jpg"> Tabella 1: la forza di adesione di picco misurata a diverse velocità di sollevamento. La forza di adesione diminuisce drammaticamente da μp 0,10 a μp 0,03 con un aumento di velocità da 0.01 m/s a 0,3 m/s di sollevamento.

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

Misurazione della forza dinamica ha agito sulla gamba di Strider acqua saltando verso l'alto dal sensore Film PVDF

Il protocollo qui è dedicato all'investigazione il gratuito e veloce manovra di strider acqua sulla superficie dell'acqua. Il protocollo comprende osservando la microstruttura delle gambe e misurando la forza di adesione quando in partenza dalla superficie dell'acqua a velocità diverse.

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, ...

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

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

5.9K Views.  Tianjin University. Il protocollo qui è dedicato all'investigazione il gratuito e veloce manovra di strider acqua sulla superficie dell'acqua. Il protocollo comprende osservando la microstruttura delle gambe e misurando la forza di adesione quando in partenza dalla superficie dell'acqua a velocità diverse.

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The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids

Horizontal and vertical liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields (8-20 kV/cm) and polar dielectric liquids. These bridges are unique from capillary bridges in that they exhibit extensibility beyond a few millimeters, have complex bi-directional mass transfer patterns, and emit non-Planck infrared radiation. A number of common solvents can form such bridges as well as low conductivity solutions and colloidal suspensions. The macroscopic behavior is governed by electrohydrodynamics and provides a means of studying fluid flow phenomena without the presence of rigid walls. Prior to the onset of a liquid bridge several important phenomena can be observed including advancing meniscus height (electrowetting), bulk fluid circulation (the Sumoto effect), and the ejection of charged droplets (electrospray). The interaction between surface, polarization, and displacement forces can be directly examined by varying applied voltage and bridge length. The electric field, assisted by gravity, stabilizes the liquid bridge against Rayleigh-Plateau instabilities. Construction of basic apparatus for both vertical and horizontal orientation along with operational examples, including thermographic images, for three liquids (e.g., water, DMSO, and glycerol) is presented.

Horizontal and vertical electrohydrodynamic liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields and polar dielectric liquids. The construction of basic apparatus and operational examples, including thermographic images, for three liquids (e.g., water, DMSO, and glycerol) is presented.

La preparazione di Electrohydrodynamic Ponti da Polar dielettrici liquidi

Horizontal and vertical liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields (8-20 kV/cm) and ...

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Investigating Single Molecule Adhesion by Atomic Force Spectroscopy

Atomic force spectroscopy is an ideal tool to study molecules at surfaces and interfaces. An experimental protocol to couple a large variety of single molecules covalently onto an AFM tip is presented. At the same time the AFM tip is passivated to prevent unspecific interactions between the tip and the substrate, which is a prerequisite to study single molecules attached to the AFM tip. Analyses to determine the adhesion force, the adhesion length, and the free energy of these molecules on solid surfaces and bio-interfaces are shortly presented and external references for further reading are provided. Example molecules are the poly(amino acid) polytyrosine, the graft polymer PI-g-PS and the phospholipid POPE (1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine). These molecules are desorbed from different surfaces like CH3-SAMs, hydrogen terminated diamond and supported lipid bilayers under various solvent conditions. Finally, the advantages of force spectroscopic single molecule experiments are discussed including means to decide if truly a single molecule has been studied in the experiment.

A protocol to couple a large variety of single molecules covalently onto an AFM tip is presented. Procedures and examples to determine the adhesion force and free energy of these molecules on solid supports and bio-interfaces are provided.

Indagare singola molecola di adesione da Atomic Spectroscopy Forza

Atomic force spectroscopy is an ideal tool to study molecules at surfaces and interfaces. An experimental protocol to couple a large variety of single ...

How to Build a Vacuum Spring-transport Package for Spinning Rotor Gauges

The spinning rotor gauge (SRG) is a high-vacuum gauge often used as a secondary or transfer standard for vacuum pressures in the range of 1.0 x 10-4 Pa to 1.0 Pa. In this application, the SRGs are frequently transported to laboratories for calibration. Events can occur during transportation that change the rotor surface conditions, thus changing the calibration factor. To assure calibration stability, a spring-transport mechanism is often used to immobilize the rotor and keep it under vacuum during transport. It is also important to transport the spring-transport mechanism using packaging designed to minimize the risk of damage during shipping. In this manuscript, a detailed description is given on how to build a robust spring-transport mechanism and shipping container. Together these form a spring-transport package. The spring-transport package design was tested using drop-tests and the performance was found to be excellent. The present spring-transport mechanism design keeps the rotor immobilized when experiencing shocks of several hundred g (g = 9.8 m/sec2 and is the acceleration due to gravity), while the shipping container assures that the mechanism will not experience shocks greater than about 100 g during common shipping mishaps (as defined by industry standards).

Here we describe how to build a robust spring-transport mechanism for a spinning rotor gauge. This device securely immobilizes the rotor and keeps it under vacuum during transportation. We also describe packaging that minimizes the risk of damage during transport. Tests show our design works for typical shocks during transport.

Come costruire un vuoto primavera-trasporto Pacchetto per la filatura rotore Indicatori

The spinning rotor gauge (SRG) is a high-vacuum gauge often used as a secondary or transfer standard for vacuum pressures in the range of 1.0 x 10-4 Pa to ...

Quantitative Hardness Measurement by Instrumented AFM-indentation

In this work, a combination of amplitude-modulated non-contact atomic force microscopy and atomic force spectroscopy is applied for instrumented hardness measurements on an Au(111) surface with atomistic resolution of single plasticity events. A careful experimental procedure is described that includes the force sensor selection, its calibration, the calibration of the cantilever deflection detection system, and the minimization of instrumental drift for accurate and reproducible force-distance measurements. Also, a method for the data analysis is presented that allows the extraction of force-penetration curves from recorded force-distance curves. A typical curve displays a clear elastic deformation regime up to the first plasticity event, or pop-in, with a length in the range of one to two Burger's vectors. Later plasticity events exhibit the same magnitude. The work of plasticity is further extracted from the measurements. Finally, the hardness is determined in combination with the indentation curve using non-contact atomic force microscopy images of the remaining indents.

This experimental protocol describes how atomic force microscopy can be used to measure hardness at the true nanometer scale and to detect single atomistic plasticity events.

Misurazione della durezza quantitativa da Instrumented AFM-indentazione

In this work, a combination of amplitude-modulated non-contact atomic force microscopy and atomic force spectroscopy is applied for instrumented hardness ...

Optical Trap Loading of Dielectric Microparticles In Air

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly scattered dielectric microparticles adhered to a glass substrate are momentarily detached using ultrasonic vibrations generated by a piezoelectric transducer (PZT). Then, the optical beam focused on a selected particle lifts it up to the optical trap while the vibrationally excited microparticles fall back to the substrate. A particle may be trapped at the nominal focus of the trapping beam or at a position above the focus (referred to here as the levitation position) where gravity provides the restoring force. After the measurement, the trapped particle can be placed at a desired position on the substrate in a controlled manner. 
In this protocol, an experimental procedure for selective optical trap loading in air is outlined. First, the experimental setup is briefly introduced. Second, the design and fabrication of a PZT holder and a sample enclosure are illustrated in detail. The optical trap loading of a selected microparticle is then demonstrated with step-by-step instructions including sample preparation, launching into the trap, and use of electrostatic force to excite particle motion in the trap and measure charge. Finally, we present recorded particle trajectories of Brownian and ballistic motions of a trapped microparticle in air. These trajectories can be used to measure stiffness or to verify optical alignment through time domain and frequency domain analysis. Selective trap loading enables optical tweezers to track a particle and its changes over repeated trap loadings in a reversible manner, thereby enabling studies of particle-surface interaction.

A protocol for launching and stably trapping selected dielectric microparticles in air is presented.

Optical Trappola Caricamento di dielettrico microparticelle in aria

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly ...

Measurement of Quantum Interference in a Silicon Ring Resonator Photon Source

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum information processing circuits, including photon sources, qubit manipulation, and integrated single-photon detectors. Here, we present the key aspects of preparing and testing a silicon photonic quantum chip with an integrated photon source and two-photon interferometer. The most important aspect of an integrated quantum circuit is minimizing loss so that all of the generated photons are detected with the highest possible fidelity. Here, we describe how to perform low-loss edge coupling by using an ultra-high numerical aperture fiber to closely match the mode of the silicon waveguides. By using an optimized fusion splicing recipe, the UHNA fiber is seamlessly interfaced with a standard single-mode fiber. This low-loss coupling allows the measurement of high-fidelity photon production in an integrated silicon ring resonator and the subsequent two-photon interference of the produced photons in a closely integrated Mach-Zehnder interferometer. This paper describes the essential procedures for the preparation and characterization of high-performance and scalable silicon quantum photonic circuits.

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum systems. Presented here is a method for preparing and testing a silicon photonic chip for quantum measurements.

Misura di interferenza quantistica in una fonte di silicio Anello Resonator Photon

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum information processing circuits, including photon sources, qubit ...

Generation of Size-controlled Poly (ethylene Glycol) Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. This paper proposes a semi-three-dimensional (semi-3D) flow-focusing microfluidic chip for droplet formation. The polydimethylsiloxane (PDMS) chip was fabricated using the multi-layer soft lithography method. Hexadecane containing surfactant was used as the continuous phase, and PEGDA with the ultraviolet (UV) photo-initiator was the dispersed phase. Surfactants allowed the local surface tension to drop and formed a more cusped tip which promoted breaking into tiny micro-droplets. As the pressure of dispersed phase was constant, the size of droplets became smaller with increasing continuous phase pressure before dispersed phase flow was broken off. As a result, droplets with size variation from 1 &#181;m to 80 &#181;m in diameter could be selectively achieved by changing the pressure ratio in two inlet channels, and the average coefficient of variation was estimated to be below 7%. Furthermore, droplets could turn into micro-beads by UV exposure for photo-polymerization. Conjugating biomolecules on such micro-beads surface have many potential applications in the fields of biology and chemistry.

Generation of Size-controlled Poly ethylene Glycol Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Here, we present a protocol to illustrate the fabrication processes and verifying experiments of a semi-three-dimensional (semi-3D) flow-focusing microfluidic chip for droplet formation.

Generazione di dimensione controllata poli (glicol etilenico) diacrilato goccioline tramite dispositivi microfluidici concentrandosi flusso Semi-3-dimensionale

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. ...

Near-Infrared Temperature Measurement Technique for Water Surrounding an Induction-heated Small Magnetic Sphere

A technique to measure the temperature of water and non-turbid aqueous media surrounding an induction-heated small magnetic sphere is presented. This technique utilizes wavelengths of 1150 and 1412 nm, at which the absorption coefficient of water is dependent on temperature. Water or a non-turbid aqueous gel containing a 2.0-mm- or 0.5-mm-diameter magnetic sphere is irradiated with 1150 nm or 1412 nm incident light, as selected using a narrow bandpass filter; additionally, two-dimensional absorbance images, which are the transverse projections of the absorption coefficient, are acquired via a near-infrared camera. When the three-dimensional distributions of temperature can be assumed to be spherically symmetric, they are estimated by applying inverse Abel transforms to the absorbance profiles. The temperatures were observed to consistently change according to time and the induction heating power.

A technique utilizing wavelengths of 1150 and 1412 nm to measure the temperature of water surrounding an induction-heated small magnetic sphere is presented.

Tecnica di misurazione della temperatura vicino infrarosso per l'acqua che circonda una sfera magnetica piccola riscaldata a induzione

A technique to measure the temperature of water and non-turbid aqueous media surrounding an induction-heated small magnetic sphere is presented. This ...

Fabrication of Flexible Image Sensor Based on Lateral NIPIN Phototransistors

Flexible photodetectors have been intensely studied for the use of curved image sensors, which are a crucial component in bio-inspired imaging systems, but several challenging points remain, such as a low absorption efficiency due to a thin active layer and low flexibility. We present an advanced method to fabricate a flexible phototransistor array with an improved electrical performance. The outstanding electrical performance is driven by a low dark current owing to deep impurity doping. Stretchable and flexible metal interconnectors simultaneously offer electrical and mechanical stabilities in a highly deformed state. The protocol explicitly describes the fabrication process of the phototransistor using a thin silicon membrane. By measuring I-V characteristics of the completed device in deformed states, we demonstrate that this approach improves the mechanical and electrical stabilities of the phototransistor array. We expect that this approach to a flexible phototransistor can be widely used for the applications of not only next-generation imaging systems/optoelectronics but also wearable devices such as tactile/pressure/temperature sensors and health monitors.

We present a detailed method to fabricate a deformable lateral NIPIN phototransistor array for curved image sensors. The phototransistor array with an open mesh form, which is composed of thin silicon islands and stretchable metal interconnectors, provides flexibility and stretchability. The parameter analyzer characterizes the electrical property of the fabricated phototransistor.

Fabbricazione di sensore di immagine flessibile basato su Francesca laterale fototransistori

Flexible photodetectors have been intensely studied for the use of curved image sensors, which are a crucial component in bio-inspired imaging systems, ...

O-cresol Concentration Online Measurement Based On Near Infrared Spectroscopy Via Partial Least Square Regression

Unlike macroscopic process variables, near-infrared spectroscopy provides process information at the molecular level and can significantly improve the prediction of the components in industrial processes. The ability to record spectra for solid and liquid samples without any pretreatment is advantageous and the method is widely used. However, the disadvantages of analyzing high-dimensional near-infrared spectral data include information redundancy and multicollinearity of the spectral data. Thus, we propose to use partial least squares regression method, which has traditionally been used to reduce the data dimensionality and eliminate the collinearity between the original features. We implement the method for predicting the o-cresol concentration during the production of polyphenylene ether. The proposed approach offers the following advantages over component regression prediction methods: 1) partial least squares regression solves the multicollinearity problem of the independent variables and effectively avoids overfitting, which occurs in a regression analysis due to the high correlation between the independent variables; 2) the use of the near-infrared spectra results in high accuracy because it is a non-destructive and non-polluting method to obtain information at microscopic and molecular scales.

The protocol describes a method of predicting o-cresol concentration during the production of polyphenylene ether using near-infrared spectroscopy and partial least squares regression. To describe the process more clearly and completely, an example of predicting the o-cresol concentration during the production of polyphenylene is used to clarify the steps.

O-cresol Concentrazione Misurazione online basata sulla spettroscopia vicino infrarossa via parziale regressione minima quadrata

Unlike macroscopic process variables, near-infrared spectroscopy provides process information at the molecular level and can significantly improve the ...