Grŵp Ymchwil Hylifau Cymhleth

Trosolwg o'r Prosiect

Mae'r Grŵp Ymchwil Hylifau Cymhleth yn cynnwys y Labordy Microhylifeg Reolegol (a arweinir gan Dr Francesco Del Giudice), y Labordy Llif Cymhleth (a arweinir gan Dr Bjornar Sandnes) a'r Labordy Rheometreg Uwch (a arweinir gan Dr Dan Curtis a Dr Matthew Barrow). Gyda'i gilydd, mae gan y grŵp hanes helaeth o ddefnyddio dulliau arloesol i fynd i'r afael â phroblemau ym myd diwydiant a'r gymdeithas sydd ohoni. Mae gennym bortffolio o gydweithrediadau allanol gyda rhai o'r sefydliadau gorau gan gynnwys MIT, Canolfan Mathemateg Uwch Gwlad y Basg, Prifysgol Talaith Tecsas, Prifysgol Talaith Pennsylvania, Prifysgol Glasgow, Prifysgol Caerdydd a Phrifysgol Rhydychen.

Labordy Microhylifeg Reolegol

Mae'r Labordy Microhylifeg Reolegol yn canolbwyntio ar ddatblygu technolegau microhylifegol ar gyfer nodweddu rheolegol hylifau cymhleth, sef proses nad yw fel arfer yn bosib ei chyflawni gan ddefnyddio technolegau confensiynol. Ar yr un pryd, mae'r labordy'n defnyddio nodweddion cyfoethog a chymhleth hylifau cymhleth ar gyfer cymwysiadau microhylifegol megis ffocysu ar ronynnau, eu gwahanu, eu trefnu a'u crynhoi, a hyn oll gyda lefel uchel o effeithlonrwydd. Yn ddiweddar, ehangodd y labordy ei waith i gynnwys datblygu deunyddiau newydd yn ogystal â rhoi dysgu peirianyddol ac AI ar waith mewn perthynas â phroblemau sy'n gysylltiedig ag ymddygiad geometreg ficrohylifegol defnynnau.

Complex Fluids Research Group

Labordy Llif Cymhleth

Mae'r Labordy Llif Cymhleth yn astudio llif ymddygiadol cymysgeddau o ddeunyddiau gronynnol a hylifau. Mae ffrithiant a jamio'n ychwanegu at y ddeinameg hylifau “arferol”, gan greu ystod eang o ymddygiadau llif cymhleth heriol sy'n anodd eu rheoli. Mae enghreifftiau o ddaliannau gronynnol yn cynnwys gwaddolion, magma folcanig, concrit, bwydydd a nwyddau fferyllol.

Labordy Rheometreg Uwch

Mae'r Labordy Rheometreg Uwch yn gartref i gyfres o offer rheometregol uwch a ddefnyddir i ddatblygu protocolau newydd ar gyfer nodweddu llif a nodweddion anffurfiadol hylifau cymhleth na ellir eu profi gan ddefnyddio ymagweddau confensiynol. Er enghraifft, mae llawer o ddeunyddiau'n esblygu dros y graddfeydd amser sy'n ofynnol ar gyfer dadansoddi confensiynol ac felly mae angen defnyddio protocolau newydd y gellir eu caffael yn gyflym. At hynny, mae'r Labordy'n astudio rhyngweithiadau cymhleth rhwng microstrwythur a llif gan ddefnyddio platfformau rheometreg a delweddu uwch. Rydym hefyd yn gweithio'n agos gyda thîm yr Athro Karl Hawkins yn y Gyfadran Meddygaeth a'r GIG i ddatblygu ymagweddau rheometregol at fonitro ceulo gwaed a nodweddu deunyddiau clinigol sy'n heriol yn rheolegol.

Canlyniadau'r Prosiect

Creu gronynnau wedi'u gwahanu'n gyfartal yn y llif lliflin microhylifegol gan ddefnyddio sawl ffurf ar hylifau cymhleth.
Crynhoi a chyd-grynhoi gronynnau gydag effeithlonrwydd sy'n uwch na'r gwerth stocastig o ganlyniad i synergedd dyluniad mircrohylifegol a ffurfiant hylifau cymhleth.
Datblygu dyfais ficrohylifeg ar gyfer mesur gludedd di-groeswasgiad ac amser llacio hiraf ar yr un pryd mewn hylifau fisgo-elastig isel mewn llai na 2 funud gan ddefnyddio llai na 500L o'r sampl.
Datblygu algorithm dysgu peirianyddol ar gyfer rhagweld amodau arbrofol gofynnol er mwyn creu defnynnau Newtonaidd o faint penodol ac ar radd gynhyrchu benodol.
Darganfod teulu newydd o batrymau llif 'gludiog sefydlog’ (Zhang et al., Nat. Commun., 2023).
Cymrodoriaeth Dynameg Hylifau Genedlaethol wedi'i dyfarnu i Dr Giles Morgan.
Datblygu rheometreg wedi'i seilio ar Chirp mewn cydweithrediad ag MIT ar gyfer nodweddu fisgo-elastig cyflym.

Newyddion ymchwil diweddaraf

Fideo effaith
Adnodd diagnostig newydd allai gyflwyno canlyniadau prawf iechyd mewn dwy funud
Ailbenodwyd yr Athro Gareth Mckinley o MIT yn Athro er Anrhydedd mewn Hylifau Cymhleth yn Abertawe.
Sicrhawyd cyllid SmartExpertise gyda WCPC i wella prosesau creu powdrau presyddu metalig a chaenau a gynhyrchir yn Wall Colmonoy gan ddefnyddio rheometreg uwch.
Dyfarnwyd Gwobr Flynyddol 2021 Cymdeithas Rheoleg Prydain i Dr Dan Curtis am 'gyfraniadau nodedig i reometreg'.

Prosiectau Allanol

Aelodau'r Grŵp

Dr Francesco del Giudice

Dr Daniel Curtis

Dr Bjornar Sandnes

Dr Matthew Barrow

Dr Miles Morgan

Prof. Karl Hawkins

Dr Anthony Higgins

Prof. Gareth McKinley (MIT)

Prof. Marco Ellero (BCAM)

Partneriaid Cydweithredol / Diwydiant

Dolomite Microfluidics, Benson Viscometry, Anton Paar, Rockfield, Wall Colmonoy, y GIG, Netszch

Cyfleoedd Cydweithredol / Ymgysylltu

Mae ein grŵp mewn sefyllfa unigryw gan ein bod yn cynnig arbenigedd mewn hylifau cymhleth sy'n amrywio dros sawl graddfa. Mae croeso i chi gysylltu ag aelodau'r grŵp os hoffech drafod pwnc posib.

Grwpiau / Canolfannau Ymchwil

Grŵp Bioreoleg (Y Gyfadran Meddygaeth)
Canolfan Argraffu a Chaenu Cymru

Cyhoeddiadau

• Zhang, D., Campbell, J.M., Eriksen, J.A., Flekkøy, E.G., Måløy, K.J., MacMinn, C.W., and Sandnes, B. Frictional fluid instabilities shaped by viscous forces. Nat Commun 14, 3044 (2023).

• A Ogunkeye, R Hudson, DJ Curtis. The effect of instrument inertia on the initiation of oscillatory flow in stress controlled rheometry. Journal of Rheology (Accepted 6th Sept 2023)

• C Biggs, B Gannon, J Courtney, D Curtis, C Dunnill. Electrolysing mud: Membraneless electrolysis of water for hydrogen production using montmorillonite-rich marine mud. Applied Clay Science. 241 (2023), 106950.

• DJ Curtis & AR Davies, Weird and wonderful response spectra in superposition Rheometry. Rheology Bulletin 63 (2022) 53 -73

• Jeyasountharan, A., D'Avino, G., & Del Giudice, F. (2022). Confinement effect on the viscoelastic particle ordering in microfluidic flows: Numerical simulations and experiments. Physics of Fluids, 34(4), 042015.

• Shahrivar, K., & Del Giudice, F. (2022). Beating Poisson stochastic particle encapsulation in flow-focusing microfluidic devices using viscoelastic liquids. Soft Matter, 18(32), 5928-5933.

• Del Giudice, F., & Barnes, C. (2022). Rapid temperature-dependent rheological measurements of non-newtonian solutions using a machine-learning aided microfluidic rheometer. Analytical Chemistry, 94(8), 3617-3628.

• Maisto, A., McDowall, D., Adams, D. J., & Del Giudice, F. (2022). Continuous Manufacturing of Microfluidic Fibers Embedded with Ordered Microparticles via Ionic Gelation. ACS Applied Engineering Materials, 1(1), 258-267.

• Zhang, D., Campbell, J.M., Eriksen, J.A., Flekkøy, E.G., Måløy, K.J., MacMinn, C.W., a Sandnes, B. Frictional fluid instabilities shaped by viscous forces. Nat Commun 14, 3044 (2023).

• Morgan M.L., James D.J., Monloubou M., Olsen K.S. and Sandnes B. Subdiffusion model for granular discharge in a submerged silo. Phys. Rev. E 104, 044908 (2021).

• A Ogunkeye, R Hudson, DJ Curtis. The effect of instrument inertia on the initiation of oscillatory flow in stress controlled rheometry. Journal of Rheology (Derbyniwyd 6 Medi 2023)