Tecnologia Multifunzionale di Manipolazione delle Gocce: Superfici Scivolose e Interazioni Elettrostatiche
Nuova Tecnica di Manipolazione delle Gocce
Un team di ricercatori dell’Università di Scienza e Tecnologia della Cina, guidato dal Prof. Dong Wu e dal Dr. Jiale Yong, ha sviluppato una nuova tecnologia per la manipolazione non a contatto e multifunzionale delle gocce. Questa tecnologia combina superfici scivolose progettate con laser a femtosecondi e interazioni elettrostatiche.
Funzionamento del Dispositivo
Il dispositivo, denominato “pinzette elettrostatiche triboelettriche” (TET), utilizza superfici lubrificate ispirate alla pianta Nepenthes. Queste superfici, trattate con laser a femtosecondi, hanno un’adesione estremamente bassa alle gocce, permettendo loro di scivolare facilmente. L’interazione elettrostatica permette di manipolare le gocce senza contatto, ridistribuendo le cariche positive e negative all’interno della goccia e facendola muovere sotto l’azione della forza elettrostatica.
Vantaggi e Applicazioni
Le superfici scivolose permettono alla TET di funzionare in diverse condizioni, come far arrampicare una goccia su una superficie inclinata o muovere gocce sospese. È possibile manipolare gocce di vari volumi, composizioni chimiche e tensioni superficiali. La TET è efficace anche con bolle e piccole sfere solide. La flessibilità delle superfici lubrificate consente alle gocce di passare attraverso fessure strette e di scivolare su aree danneggiate, grazie alla capacità di auto-riparazione delle superfici.
Questa tecnologia ha potenziali applicazioni in vari campi, tra cui la guida e lo switching del movimento delle gocce, le microreazioni basate su gocce, la pulizia delle superfici, la defogging, lo smistamento dei liquidi e l’etichettatura delle cellule. La combinazione di TET e superfici scivolose potrebbe portare a nuove applicazioni nell’analisi biologica, nella produzione chimica, nella microfluidica e nella stampa intelligente.
Riflessioni dei Ricercatori
Il Prof. Jiale Yong ha evidenziato l’importanza di utilizzare l’elettricità tribostatica per manipolare le gocce, sottolineando come questa forza fisica comune nella vita quotidiana possa essere impiegata per controllare le gocce a distanza. Yong ha spiegato che le superfici scivolose lubrificate, preparate tramite laser a femtosecondi, offrono un’adesione ultrabassa in direzione orizzontale, permettendo alle gocce di scivolare facilmente, ma mantengono una forza di legame in direzione verticale per evitare che le gocce si stacchino.
Prospettive Future
Gli esperimenti hanno dimostrato che, oltre alle gocce d’acqua, le TET possono manipolare bolle piccole e palline di plastica. La tecnologia offre semplicità d’uso, alta precisione operativa e grande flessibilità. Tuttavia, i ricercatori sottolineano che questa tecnologia, pur validata, è ancora agli inizi. Ulteriori ricerche sono necessarie per comprendere l’influenza di vari fattori sulle prestazioni della manipolazione delle gocce e per sviluppare applicazioni pratiche basate su TET.
Informazioni su IJEM
L’International Journal of Extreme Manufacturing è una rivista multidisciplinare open-access che copre l’intero spettro della produzione estrema. La rivista pubblica articoli originali e recensioni di alta qualità e impatto, riguardanti la scienza e la tecnologia di produzione di dispositivi funzionali e sistemi con dimensioni o funzionalità estreme.
Pubblicazione
Titolo dell’articolo: “Triboelectric ‘electrostatic tweezers’ for manipulating droplets on lubricated slippery surfaces prepared by femtosecond laser processing”. DOI: 10.1088/2631-7990/ad2cdf
