DOI:10.1016/j.polymertesting.2020.106865
許多用于研究精細流體結構的實驗室實驗技術，例如纖維紡絲、微流體和靜電紡絲，都需要具有良好對比度的高質量圖像。常見的觀察和圖像記錄過程嚴重依賴于技術含量高的燈光和相機設置，而這些設置在某些工藝條件下很難操作，且價格昂貴。在此，研究者報告了一種使用LED背光成像的簡便技術，以研究熔體靜電紡絲和無管虹吸兩種工藝中的超薄流體分布。該裝置包括一個面向攝像機的簡單LED光源，直接照射到攝像機鏡頭中。將研究的對象放置在相機和光源之間。高質量的捕獲圖像和視頻記錄可以在熔體靜電紡絲過程中精確分析錐徑和射流凝固，并提供無管虹吸的拉伸曲線。配備高分辨率攝像機的LED背光設置是研究亞微米級尺寸的有用工具，可用于纖維紡絲、微流體、溶液靜電紡絲、接觸角測量以進行表面性質分析等方面。
圖1.背光設置的示意圖。該物體放置在相機和LED光源之間。LED與物體之間的距離為10-20cm，而物體與相機之間的距離為10-50cm。
圖2.配備背光攝影設置的PE熔體靜電紡絲裝置示意圖；光源位于旋轉射流后面，直接照亮了相機鏡頭。LED與物體之間的距離為18cm，而物體與相機之間的距離為43cm。利用這種技術，對該過程以及射流進行原位靜態圖像采集，以進一步分析錐形尺寸、射流數量、起始處的射流直徑以及射流在噴射過程中經歷相變時的凝固點。添加該圖像是為了說明紡紗位置的概況，這是通過側面照明設置和手機攝像頭拍攝的。側面照明設置照亮了整個板，為整個過程提供了更好的概覽，其目的不是對射流進行詳細的分析。
圖3.配備背光攝影設置的無管虹吸PEO溶液的示意圖。儲液罐放置在LED光源和攝像頭之間，以更好地顯示細虹吸管。LED與物體之間的距離為15cm，物體與相機之間的距離為10cm。在虹吸操作期間拍攝圖像，以研究虹吸線輪廓。此處使用的無管虹吸圖像為2％（w/w）PEO溶液（在水中），由智能手機相機（三星Galaxy J7 Prime）拍攝。
圖4.使用a）背光裝置b）側面照明裝置在PE熔融靜電紡絲工藝中原位拍攝的單射流的圖片。射流的背光圖像為精確測量提供了清晰的邊緣，而側面照明圖像顯示了帶有過度照明的模糊邊緣。實驗條件是：在開放的環境溫度下，從板到收集器的距離為10cm，電壓為40kV。獲得的錐直徑為2.9±0.9mm（在過程開始時）和1±0.1mm（在過程進行20分鐘后）。
圖5.使用背光設置顯示熔體靜電紡絲工藝中射流的原位固化。側面照明的圖像無法捕獲凝固點。
圖6.高對比度圖像中虹吸管高度和直徑的測量結果。插圖顯示細虹吸管直徑隨著距液體表面軸向距離的變化而逐漸變化。通過測量不同高度的虹吸管直徑，以研究不同聚合物溶液的拉伸行為。圖中使用的無管虹吸圖像為2％（w/w）PEO溶液（在水中）。
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