Το φως επαναφέρει το φορτίο σε ολισθηρές επιφάνειες

Ένα εξαιρετικά ολισθηρό υλικό που αναγεννά το επιφανειακό του φορτίο όταν φωτίζεται θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για τα επενδυτικά υλικά επόμενης γενιάς και τα μικρορευστήματα. Το νέο υλικό είναι ένας συνδυασμός συμπολυμερούς, μικροσκοπικών σωματιδίων υγρού μετάλλου και μικροδομών παγίδευσης λιπαντικών και οι προγραμματιστές του λένε ότι θα μπορούσε να βρει εφαρμογές σε συσκευές εργαστηρίου σε τσιπ, βιολογικά διαγνωστικά και χημική ανάλυση.

Οι ολισθηρές πορώδεις επιφάνειες που έχουν εγχυθεί με λιπαντικό (SLIPS) υπόσχονται πολλά για συσκευές που είναι αυτοκαθαριζόμενες, αντιπαγετικές και ικανές να αντιστέκονται στη «ρυπαντική» από μικροοργανισμούς που διαφορετικά θα μπορούσαν να συσσωρευτούν σε δομές όπως το κύτος του σκάφους ή τα μικρορευστοποιημένα τσιπ. Ωστόσο, τέτοια λιπαντικά έχουν τα μειονεκτήματά τους. Πρώτον, λειτουργούν ως φυσική οθόνη για το υλικό από κάτω τους, καλύπτοντας έτσι τυχόν επιθυμητές ιδιότητες (όπως το επιφανειακό φορτίο) που μπορεί να έχει. Τέτοιος έλεγχος δεν είναι καλός για εφαρμογές στις οποίες τα σταγονίδια και τα υγρά πρέπει να χειρίζονται και να μεταφέρονται στην ολισθηρή επιφάνεια με ελεγχόμενο τρόπο.

Ισχυρή ικανότητα αναγέννησης φόρτισης

Ερευνητές με επικεφαλής τον Xuemin Du του Ινστιτούτα Προηγμένης Τεχνολογίας Shenzhen, η Κινεζική Ακαδημία Επιστημών, έχουν τώρα αναπτύξει ένα ολισθηρό υλικό που δεν υποφέρει από αυτά τα αποτελέσματα ελέγχου. Η νέα φορτισμένη ολισθηρή επιφάνεια που προκαλείται από το φως (LICS), όπως ονομάζεται, αποτελείται από τρία βασικά συστατικά: σωματίδια υγρού μετάλλου Ga-In μικρού μεγέθους για αποτελεσματική μετατροπή του απορροφούμενου φωτός σε τοπική θερμότητα. πολυ(βινυλιδενοφθορίδιο-co-τριφθοροαιθυλένιο) συμπολυμερές για την εξαιρετική του σιδηροηλεκτρική συμπεριφορά. και μικροδομές επικαλυμμένες με ένα στρώμα υδροφοβισμένου SiO₂νανοσωματίδια για την παγίδευση του λιπαντικού.

Σε μια σειρά πειραμάτων που περιγράφονται αναλυτικά στο Προκαταβολές Επιστήμη, Η ομάδα χρησιμοποίησε φως για να ελέγξει την κίνηση των σταγονιδίων που τοποθετήθηκαν στο νέο LICS, μετακινώντας τα με ταχύτητες περίπου 18.8 mm/s και σε αποστάσεις περίπου 100 mm. Αυτά τα σταγονίδια, τα οποία μπορεί να είναι είτε μικροσκοπικά είτε μακροσκοπικά (οι όγκοι τους κυμαίνονταν από 10^-3 έως 1.5 x 10³ µL) μπορεί επίσης να αναρριχηθεί σε επίπεδες ή καμπύλες επιφάνειες χάρη στη φόρτιση στο LCIS – κάτι που δεν είναι δυνατό για τα τρέχοντα SLIPS.

«Το LICS μπορεί γρήγορα να φτάσει έως και τα 1280 pico-Coulombs ανά τετραγωνικό χιλιοστό σε 0.5 δευτερόλεπτα όταν εκτεθεί σε φως», εξηγεί ο Du. «Η ισχυρή του ικανότητα αναγέννησης φορτίου δεν παρουσιάζει εμφανή αποσύνθεση ακόμη και μετά από έκθεση σε 10 κύκλους παλμικής ακτινοβολίας κοντά στο υπέρυθρο ή ακόμα και βυθισμένο σε λάδι σιλικόνης για έξι μήνες».

Σύμφωνα με την ομάδα, το LICS θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία κατευθυνόμενων ρομπότ με βάση σταγονίδια και για την εκτέλεση χημικών αντιδράσεων. Θα μπορούσε επίσης να ενσωματωθεί σε ένα μικρορευστο τσιπ χωρίς αντλία, επιτρέποντας αξιόπιστη βιολογική διάγνωση και ανάλυση σε κλειστό σχεδιασμό.

Οι ερευνητές σχεδιάζουν τώρα να βελτιστοποιήσουν περαιτέρω τον έλεγχο των σταγονιδίων. «Θα επεκτείνουμε επίσης τις βιοχημικές εφαρμογές αυτών των ευφυών πολυμερών και των μικρορευστών τσιπ LICS», λέει ο Du Κόσμος Φυσικής.