A luz restaura a carga em superfícies escorregadias

Um material super-escorregadio que regenera sua carga superficial quando iluminado pode abrir caminho para materiais interfaciais e microfluídica de próxima geração. O novo material é uma combinação de um copolímero, pequenas partículas de metal líquido e microestruturas de retenção de lubrificante, e seus desenvolvedores dizem que pode encontrar aplicações em dispositivos de laboratório em um chip, diagnóstico biológico e análise química.

Superfícies porosas com infusão de lubrificante escorregadio (SLIPS) são muito promissoras para dispositivos que são autolimpantes, antigelo e capazes de resistir à “incrustação” por microorganismos que poderiam se acumular em estruturas como cascos de barcos ou chips microfluídicos. Esses lubrificantes têm suas desvantagens, no entanto. Por um lado, eles agem como uma tela física para o material abaixo deles, mascarando assim quaisquer propriedades desejáveis ​​(como carga superficial) que possam ter. Tal peneiramento não é bom para aplicações em que gotículas e líquidos precisam ser manipulados e transportados pela superfície escorregadia de forma controlada.

Capacidade de regeneração de carga robusta

Pesquisadores liderados por Xuemin Du da Institutos de Tecnologia Avançada de Shenzhen, Academia Chinesa de Ciências, desenvolveram agora um material escorregadio que não sofre esses efeitos de triagem. A nova superfície escorregadia carregada induzida por luz (LICS), como é chamada, consiste em três componentes principais: partículas de metal líquido Ga-In de tamanho micro para converter eficientemente a luz absorvida em calor local; fluoreto de polivinilideno-cocopolímero -trifluoroetileno) por seu excelente comportamento ferroelétrico; e microestruturas revestidas com uma camada de SiO hidrofobizado₂nanopartículas para prender o lubrificante.

Em uma série de experimentos detalhados em Os avanços da ciência, a equipe usou a luz para controlar o movimento das gotículas colocadas no novo LICS, movendo-as a velocidades tão altas quanto cerca de 18.8 mm/s e em distâncias de até 100 mm. Essas gotículas, que podem ser microscópicas ou macroscópicas (seus volumes variaram de 10^-3 para 1.5 x 10³ µL) também pode subir superfícies planas ou curvas graças à carga no LCIS – algo que não é possível para os SLIPS atuais.

“O LICS pode atingir rapidamente até 1280 pico-Coulombs por mm quadrado em 0.5 s quando exposto à luz”, explica Du. “Sua capacidade robusta de regeneração de carga não mostra decaimento aparente, mesmo após ser exposta a 10 ciclos de irradiação de infravermelho próximo ou mesmo imersa em óleo de silicone por seis meses.”

De acordo com a equipe, o LICS poderia ser usado para criar robôs baseados em gotículas orientáveis ​​e para realizar reações químicas. Ele também pode ser integrado a um chip microfluídico sem bomba, permitindo diagnóstico e análise biológicos confiáveis ​​em um design fechado.

Os pesquisadores agora planejam otimizar ainda mais o controle das gotículas. “Também estaremos expandindo as aplicações bioquímicas desses polímeros inteligentes e chips microfluídicos LICS”, diz Du. Mundo da física.