近日，挪威科技大学Dag Werner Breiby研究小组利用频闪4DX射线显微镜监测海恩斯跳的多尺度排水动力学。相关研究成果发表于美国《国家科学院院刊》。
研究团队利用频闪X射线微断层扫描技术，实现了对原位捕获固结多孔介质中多相流的四维观察。在总持续时间为6.5秒、帧率高达2kHz的实验条件下，研究人员获取了前所未有的多尺度液体动力学数据。该研究的断层扫描策略基于一个重要事实：尽管海恩斯跳跃在时间上间隔不规则，但其发生几乎是确定的，并且在吸水-排水循环中可以重复。利用这一特性，研究人员深入研究了由烧结玻璃碎片构成的多孔介质中随时间变化的流动模式。
利用这种方法的可重复性，他们将不同角度下连续周期中记录的射线投影组合成三维电影，因此能以前所未有的时空分辨率重建孔隙尺度的事件，如海恩斯跳跃。这种高分辨率使他们能够详细探索排水过程中的界面动力学，包括流体前缘的位移和速度。该研究的实验方法不仅揭示了多孔介质中多相流的复杂行为，而且为研究快速而确定的介观过程开辟了新道路。
据悉，多孔介质中的缓慢多相流现象非常有趣，其潜在动力学具有高度确定性，但受到时空过程层次结构的影响。
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https://doi.org/10.1073/pnas.2305890120