Надслизький матеріал, який відновлює свій поверхневий заряд під час освітлення, може прокласти шлях для наступного покоління міжфазних матеріалів і мікрофлюїдики. Новий матеріал являє собою комбінацію сополімеру, крихітних частинок рідкого металу та мікроструктур, що вловлюють мастило, і його розробники кажуть, що він може знайти застосування в пристроях лабораторії на чіпі, біологічній діагностиці та хімічному аналізі.
Слизькі пористі поверхні, наповнені мастилом (SLIPS), багатообіцяючі для пристроїв, які самоочищаються, запобігають зледененню та здатні протистояти «забрудненню» мікроорганізмами, які інакше могли б накопичуватися на таких структурах, як корпуси човнів або мікрофлюїдні чіпи. Однак такі мастила мають і недоліки. По-перше, вони діють як фізичний екран для матеріалу під ними, тим самим маскуючи будь-які бажані властивості (наприклад, заряд поверхні), які він може мати. Таке екранування не підходить для застосувань, у яких краплі та рідини потрібно маніпулювати та транспортувати по слизькій поверхні контрольованим способом.
Надійна здатність регенерації заряду
Дослідники під керівництвом о Сюемін Ду в Шеньчженьський інститут передових технологій, Академія наук Китаю, розробили слизький матеріал, який не страждає від цих ефектів екранування. Нова світлоіндукована заряджена слизька поверхня (LICS), як її називають, складається з трьох основних компонентів: частинок рідкого металу Ga-In мікророзміру для ефективного перетворення поглиненого світла в локальне тепло; полі(вініліденфторид-co-трифторетилен) сополімер за його чудову сегнетоелектричну поведінку; і мікроструктури, покриті шаром гідрофобізованого SiO2наночастинки для захоплення мастила.
У серії експериментів, детально описаних в Наука розвивається, команда використовувала світло, щоб контролювати рух крапель, розміщених на новому LICS, переміщуючи їх зі швидкістю близько 18.8 мм/с і на відстані близько 100 мм. Ці краплі, які можуть бути як мікроскопічними, так і макроскопічними (їхній об’єм коливався від 10-3 до 1.5 x 103 µL) також може підніматися по пласким або вигнутим поверхням завдяки заряду на LCIS – те, що неможливо для поточних SLIPS.
«LICS може швидко досягати 1280 піко-кулонів на квадратний мм за 0.5 с під дією світлового освітлення», — пояснює Ду. «Його потужна здатність до регенерації заряду не демонструє видимого розпаду навіть після 10 000 циклів імпульсного опромінення в ближньому інфрачервоному діапазоні або навіть після занурення в силіконову олію протягом шести місяців».
Квантові ефекти роблять магнетен напрочуд слизьким
За словами команди, LICS можна використовувати для створення керованих крапельних роботів і для проведення хімічних реакцій. Його також можна інтегрувати в мікрофлюїдний чіп без насоса, що дозволяє проводити надійну біологічну діагностику та аналіз у закритій конструкції.
Тепер дослідники планують ще більше оптимізувати свій контроль над краплями. «Ми також будемо розширювати біохімічне застосування цих інтелектуальних полімерів і мікрофлюїдних чіпів LICS», — розповідає Ду. Світ фізики.
