A super-slippery material that regenerates its surface charge when illuminated could pave the way for next-generation interfacial materials and microfluidics. The new material is a combination of a copolymer, tiny liquid metal particles and lubricant-trapping microstructures, and its developers say it could find applications in lab-on-a-chip devices, biological diagnostics and chemical analysis.
Spolzke porozne površine, prepojene z mazivom (SLIPS) veliko obetajo za naprave, ki so samočistilne, preprečujejo zaledenitev in so sposobne upreti se "obraščanju" mikroorganizmov, ki bi se sicer lahko nabirali na strukturah, kot so trupi čolnov ali mikrofluidni čipi. Takšna maziva pa imajo svojo slabo stran. Prvič, delujejo kot fizični zaslon za material pod njimi, s čimer prikrijejo vse želene lastnosti (kot je površinski naboj), ki bi jih lahko imel. Takšno presejanje ni dobro za aplikacije, pri katerih je treba s kapljicami in tekočinami manipulirati in jih kontrolirano prenašati po spolzki površini.
Robustna zmožnost regeneracije polnjenja
Raziskovalci pod vodstvom Xuemin Du od Shenzhen Institute of Advanced Technology, Kitajska akademija znanosti, so zdaj razvili spolzek material, ki ne trpi zaradi teh presejalnih učinkov. Nova svetlobno inducirana drsna površina (LICS), kot se imenuje, je sestavljena iz treh osnovnih komponent: delcev tekoče kovine Ga-In mikro velikosti za učinkovito pretvorbo absorbirane svetlobe v lokalno toploto; poli(viniliden fluorid-co-trifluoroetilen) kopolimer zaradi njegovega odličnega feroelektričnega obnašanja; in mikrostrukture, prevlečene s plastjo hidrofobiziranega SiO2nanodelci za lovljenje maziva.
V seriji poskusov, podrobno opisanih v Znanost Predplačila, ekipa je uporabila svetlobo za nadzor gibanja kapljic, nameščenih na novem LICS, in jih premikala s hitrostjo do okoli 18.8 mm/s in na razdaljah do približno 100 mm. Te kapljice, ki so lahko mikroskopske ali makroskopske (njihove prostornine so bile od 10-3 do 1.5 x 103 µL) lahko tudi pleza po ravnih ali ukrivljenih površinah zahvaljujoč polnjenju na LCIS – nekaj, kar ni mogoče za trenutne SLIPS.
"LICS lahko hitro doseže do 1280 piko-kulonov na kvadratni mm v 0.5 s, ko je izpostavljen svetlobi," pojasnjuje Du. "Njegova robustna zmožnost regeneracije naboja ne kaže očitnega razpada niti po 10 000 ciklih impulznega bližnjega infrardečega obsevanja ali celo po šestmesečni potopitvi v silikonsko olje."
Zaradi kvantnih učinkov je magneten presenetljivo spolzek
Po mnenju ekipe bi lahko LICS uporabili za ustvarjanje vodljivih robotov na osnovi kapljic in za izvajanje kemičnih reakcij. Lahko bi ga integrirali tudi v mikrofluidni čip brez črpalke, kar bi omogočilo zanesljivo biološko diagnozo in analizo v zaprti zasnovi.
Raziskovalci zdaj nameravajo dodatno optimizirati svoj nadzor nad kapljicami. "Razširili bomo tudi biokemične aplikacije teh inteligentnih polimerov in mikrofluidnih čipov LICS," je povedal Du. Svet fizike.
