Сверхскользкий материал, который восстанавливает свой поверхностный заряд при освещении, может проложить путь для межфазных материалов следующего поколения и микрофлюидики. Новый материал представляет собой комбинацию сополимера, крошечных частиц жидкого металла и микроструктур, улавливающих смазку, и его разработчики говорят, что он может найти применение в устройствах «лаборатория на чипе», биологической диагностике и химическом анализе.
Скользкие пористые поверхности, пропитанные смазкой (SLIPS), открывают большие перспективы для устройств, которые являются самоочищающимися, противообледенительными и способными противостоять «загрязнению» микроорганизмами, которые в противном случае могли бы скапливаться на таких конструкциях, как корпуса лодок или микрожидкостные чипы. Однако у таких смазок есть и обратная сторона. Во-первых, они действуют как физический экран для материала под ними, тем самым маскируя любые желаемые свойства (например, поверхностный заряд), которыми он может обладать. Такое экранирование не годится для приложений, в которых необходимо манипулировать каплями и жидкостями и транспортировать их по скользкой поверхности контролируемым образом.
Возможность надежной регенерации заряда
Исследователи во главе с Сюэмин Ду Шэньчжэньские институты передовых технологий, Китайская академия наук, разработали скользкий материал, который не страдает от этих экранирующих эффектов. Новая светоиндуцированная заряженная скользкая поверхность (LICS), как ее называют, состоит из трех основных компонентов: микроразмерных частиц жидкого металла Ga-In для эффективного преобразования поглощенного света в локальное тепло; поли(винилиденфторид-coсополимер трифторэтилена за его превосходные сегнетоэлектрические свойства; и микроструктуры, покрытые слоем гидрофобизированного SiO2наночастицы для улавливания смазки.
В серии опытов, подробно описанных в Наука развивается, команда использовала свет для управления движением капель, помещенных в новый LICS, перемещая их со скоростью около 18.8 мм/с и на расстояния до 100 мм. Эти капли, которые могут быть как микроскопическими, так и макроскопическими (их объем колеблется от 10-3 до 1.5 х 103 µL) также может взбираться по плоским или изогнутым поверхностям благодаря зарядке LCIS, что невозможно для современных SLIPS.
«LICS может быстро достигать 1280 пикокулонов на квадратный мм за 0.5 с при воздействии светового освещения», — объясняет Ду. «Его надежная способность к регенерации заряда не показывает явного распада даже после воздействия 10 000 циклов импульсного ближнего инфракрасного излучения или даже после шестимесячного погружения в силиконовое масло».
Квантовые эффекты делают магнетен удивительно скользким
По словам команды, LICS можно использовать для создания управляемых роботов на основе капель и для проведения химических реакций. Его также можно интегрировать в микрожидкостный чип без помпы, что позволит проводить надежную биологическую диагностику и анализ в закрытой конструкции.
Теперь исследователи планируют дополнительно оптимизировать контроль над каплями. «Мы также будем расширять биохимическое применение этих интеллектуальных полимеров и микрожидкостных чипов LICS», — говорит Ду. Мир физики.
