Un matériau super glissant qui régénère sa charge de surface lorsqu'il est éclairé pourrait ouvrir la voie aux matériaux d'interface et à la microfluidique de nouvelle génération. Le nouveau matériau est une combinaison d'un copolymère, de minuscules particules de métal liquide et de microstructures piégeant le lubrifiant, et ses développeurs affirment qu'il pourrait trouver des applications dans les dispositifs de laboratoire sur puce, les diagnostics biologiques et l'analyse chimique.
Les surfaces poreuses glissantes infusées de lubrifiant (SLIPS) sont très prometteuses pour les dispositifs autonettoyants, antigivrants et capables de résister à « l'encrassement » par des micro-organismes qui pourraient autrement s'accumuler sur des structures telles que des coques de bateaux ou des puces microfluidiques. Ces lubrifiants ont cependant leurs inconvénients. D'une part, ils agissent comme un écran physique pour le matériau en dessous d'eux, masquant ainsi toutes les propriétés souhaitables (telles que la charge de surface) qu'il pourrait avoir. Un tel criblage n'est pas bon pour les applications dans lesquelles des gouttelettes et des liquides doivent être manipulés et transportés sur la surface glissante de manière contrôlée.
Capacité de régénération de charge robuste
Des chercheurs dirigés par Xuemin Du des Instituts de technologie avancée de Shenzhen, Académie chinoise des sciences, ont maintenant développé un matériau glissant qui ne souffre pas de ces effets d'écran. La nouvelle surface glissante chargée induite par la lumière (LICS), comme on l'appelle, se compose de trois composants principaux : des particules de métal liquide Ga-In de taille microscopique pour convertir efficacement la lumière absorbée en chaleur locale ; polyfluorure de vinylidène-co-trifluoroéthylène) copolymère pour son excellent comportement ferroélectrique ; et des microstructures recouvertes d'une couche de SiO hydrophobisé2des nanoparticules pour piéger le lubrifiant.
Dans une série d'expériences détaillées dans Science Advances, l'équipe a utilisé la lumière pour contrôler le mouvement des gouttelettes placées sur le nouveau LICS, en les déplaçant à des vitesses aussi élevées qu'environ 18.8 mm/s et sur des distances aussi longues qu'environ 100 mm. Ces gouttelettes, qui peuvent être microscopiques ou macroscopiques (leurs volumes variaient de 10-3 à 1.5 x 103 µL) peut également grimper sur des surfaces planes ou courbes grâce à la charge sur le LCIS - ce qui n'est pas possible pour les SLIPS actuels.
"Le LICS peut rapidement atteindre 1280 pico-Coulombs par mm carré en 0.5 s lorsqu'il est exposé à un éclairage lumineux", explique Du. "Sa capacité de régénération de charge robuste ne montre aucune décroissance apparente même après avoir été exposée à 10 000 cycles d'irradiation impulsionnelle dans le proche infrarouge, ou même immergée dans de l'huile de silicone pendant six mois."
Les effets quantiques rendent le magnétène étonnamment glissant
Selon l'équipe, le LICS pourrait être utilisé pour créer des robots orientables à base de gouttelettes et pour effectuer des réactions chimiques. Il pourrait également être intégré dans une puce microfluidique sans pompe, permettant un diagnostic et une analyse biologiques fiables dans une conception fermée.
Les chercheurs prévoient maintenant d'optimiser davantage leur contrôle des gouttelettes. "Nous allons également étendre les applications biochimiques de ces polymères intelligents et des puces microfluidiques LICS", a déclaré Du. Monde de la physique.
