“主动”表面控制什么是对他们

研究人员开发出能够积极控制液体或颗粒如何移动处理的表面。



研究人员在bt365手机和沙特阿拉伯已经开发形成表面,可以有效地控制液体或颗粒如何在它们移动的新方法。这项工作可能使得各种新的生物医学或微流体装置,或可以自动清洗的灰尘,砂粒等自己的太阳能电池板。

“最表面是被动的,说:” kripa瓦拉纳西,机械工程bt365手机的副教授,和描述新系统在杂志上的论文的资深作者 应用物理快报。 “他们依靠重力,或其他势力,移动液体或颗粒。”

瓦拉纳西球队决定使用外部场,如磁场,以使表面活性,施加在移动超过他们的颗粒或液滴的行为的精确控制。

图为水滴坐在铁磁流体浸渍的表面,这已隐形液滴与非常薄的层上。 研究人员礼貌形象

该系统利用一个微观结构表面的,具有凸块或脊对面几微米,其随后与能够操纵的流体浸渍 - 例如,与小的磁性粒子,或铁磁流体注入的油,其可以被按压而通过施加磁场到表面拉动。当水或微小粒子的液滴放置在表面上,流体的薄涂层覆盖它们,形成磁斗篷。

然后薄磁化斗篷实际上可以拉液滴或粒子沿着作为层本身在表面上磁性地绘制。微小的铁磁性颗粒,在直径大约为10个纳米,在铁磁流体可能允许精确控制在需要时 - 例如在用于通过与各种试剂的混合它们来测试生物或化学样品的微流体装置。不像传统的微流体的固定信道,这样的表面可以有一个可以随意被重新配置“虚拟”通道。

而其他的研究人员已经开发出使用磁动颗粒或液体系统,这些都需要材料被移动是磁性的,并且非常强大的磁场来移动它们。新的系统,该系统产生一个superslippery表面,允许流体和粒子四处滑动几乎没有摩擦,需要少得多的力来移动这些材料。 “这使我们能够实现高速度与小作用力,”bt365手机的研究生卡里姆·哈利勒,该论文的主要作者。

新的方法,他说,可能是一系列的应用非常有用:例如,在太阳能聚光系统中使用的太阳能电池板和反射镜可以很快失去其效率显著的百分比时,灰尘,湿气或其他材料堆积在他们的表面。但是,如果涂覆有这样的活性表面材料,简要磁脉冲可以用来扫材料移走。

“污染是在这种反射镜的一个大问题,”瓦拉纳西说。 “数据显示每周效率的近1%的损失。”

但目前,即使在沙漠地区,以对抗这种污染的唯一方法是软管阵列下来,一个劳动密集型和水密集型方法。新的方法,研究人员说,可能会导致使清洗过程自动化和不含水的系统。

“在沙漠环境中,灰尘的每天的基础上,”沙特石油和矿产(KFUPM)的法赫德国王大学的合着者努曼·阿布 - dheir说。 “灰尘的问题基本上使得使用太阳能电池板的比在北美或欧洲效率较低。我们需要一种方法,以减少灰尘积聚。”

新的活性表面系统的一个优点是其在宽范围的表面污染物的效果:“你希望能够推进灰尘或在表面上的液体,许多材料,无论它们的属性,”瓦拉纳西说。

MIT博士后赛义德马哈穆德,纸的共同作者,注意到,电场不能渗入导电流体,如生物液体,所以传统的系统将不能够操纵它们。但这个系统,他说,“电导率并不重要。”

此外,这种做法给人的控制权如何材料移动很大。 “活跃的领域 - 诸如电,磁,以及声场 - 已被用于操纵材料,”方说。 “但很少有你见过面本身与材料相互作用的积极它,”他说,这更高的精确度。

而该初始演示中使用的磁性流体,该球队说,相同的原理可以使用其它的力来操作的材料,例如电场或温度的不同来施加。

neelesh patankar,在美国西北大学机械工程学教授谁没有参与这项工作,说这项研究“介绍了一类新的基于液滴微流控平台,它具有在各种领域,包括生物技术的多种应用方式。”他补充说,“这项工作巧妙地结合低滞后液滴运动与低磁场驱动液滴的推进,实现令人印象深刻的能力。”

这项工作是由MIT-KFUPM中心清洁水和清洁能源的支持。