Un materiale super scivoloso che rigenera la sua carica superficiale quando è illuminato potrebbe aprire la strada a materiali di interfaccia e microfluidica di prossima generazione. Il nuovo materiale è una combinazione di un copolimero, minuscole particelle di metallo liquido e microstrutture che intrappolano il lubrificante e i suoi sviluppatori affermano che potrebbe trovare applicazioni in dispositivi lab-on-a-chip, diagnostica biologica e analisi chimica.
Le superfici porose infuse di lubrificante scivoloso (SLIPS) sono molto promettenti per dispositivi autopulenti, antighiaccio e in grado di resistere alle "incrostazioni" da parte di microrganismi che potrebbero altrimenti accumularsi su strutture come scafi di barche o chip microfluidici. Tuttavia, tali lubrificanti hanno il loro svantaggio. Per uno, agiscono come uno schermo fisico per il materiale sottostante, mascherando così tutte le proprietà desiderabili (come la carica superficiale) che potrebbe avere. Tale schermatura non è adatta per applicazioni in cui le goccioline e i liquidi devono essere manipolati e trasportati attraverso la superficie scivolosa in modo controllato.
Robusta capacità di rigenerazione della carica
I ricercatori guidati da Xuemin Du della Istituti di tecnologia avanzata di Shenzhen, l'Accademia cinese delle scienze, hanno ora sviluppato un materiale scivoloso che non soffre di questi effetti di schermatura. La nuova superficie scivolosa carica indotta dalla luce (LICS), come viene chiamata, è costituita da tre componenti principali: particelle di metallo liquido Ga-In di micro-dimensioni per convertire in modo efficiente la luce assorbita in calore locale; poli(fluoruro di vinilidene-co-trifluoroetilene) per il suo ottimo comportamento ferroelettrico; e microstrutture rivestite con uno strato di SiO idrofobizzato2nanoparticelle per intrappolare il lubrificante.
In una serie di esperimenti dettagliati in Anticipi Scienza, il team ha utilizzato la luce per controllare il movimento delle goccioline poste sul nuovo LICS, spostandole a velocità fino a circa 18.8 mm/s e su distanze fino a circa 100 mm. Queste goccioline, che possono essere microscopiche o macroscopiche (i loro volumi variavano da 10-3 a 1.5 x 103 µL) può anche arrampicarsi su superfici piane o curve grazie alla carica sull'LCIS, cosa che non è possibile per gli SLIP attuali.
"Il LICS può raggiungere rapidamente fino a 1280 pico-Coulomb per mm quadrato in 0.5 s se esposto a illuminazione leggera", spiega Du. "La sua robusta capacità di rigenerazione della carica non mostra alcun decadimento apparente anche dopo essere stato esposto a 10 cicli di irraggiamento nel vicino infrarosso a impulsi, o anche immerso in olio di silicone per sei mesi".
Gli effetti quantistici rendono il magnetene sorprendentemente scivoloso
Secondo il team, il LICS potrebbe essere utilizzato per creare robot orientabili basati su goccioline e per eseguire reazioni chimiche. Potrebbe anche essere integrato in un chip microfluidico senza pompa, consentendo diagnosi e analisi biologiche affidabili in un design chiuso.
I ricercatori ora intendono ottimizzare ulteriormente il controllo delle goccioline. "Espandiamo anche le applicazioni biochimiche di questi polimeri intelligenti e dei chip microfluidici LICS", dice Du Mondo della fisica.
