Ученые создали микротрубку со встроенным насосом
Москва, 12:44, 18 Дек 2018, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Исследователи из университетов Цинхуа и Бейхана создали «микротрубчатый насос», который, под действием натурального или искусственного солнечного света может перекачивать капли воды на большие расстояния.
Устройство состоит из трубки, чьи свойства могут асимметрично меняться под действием облучения, сообщает sciencedaily.com. В результате возникают капиллярные силы, которые, вместе с градиентом смачиваемости внутренней стенки, разгоняют капли воды до высоких скоростей. Проект описан в статье журнала Angewandte Chemie.
Современные молекулярно-аналитические и диагностические методы требуют небольших количеств жидкости. Микрожидкостные технологии также используются в синтетических процессах, где реакции происходят в микроканалах. Новая структура как раз предназначена для точной транспортировки таких небольших объемов.
Система использует двухслойную полимерную трубку. Оболочку из полидиметилсилоксана (ПДМС) команда, работавшая под руководством Чуна Ли, Чжипин Сюя и Лянти Цюя, соединила с восстановленным оксидом графена. Этот углеродный наноматериал хорошо поглощает солнечный свет. Производимое в процессе тепло переносится на внутренний слой из поли (N-изопропилакриламида) (PNIPAm). Полимер формирует гидрогель при комнатной температуре. Его молекулярные цепочки связаны в сеть, которая расширяется, поглощая воду. При температуре чуть выше 32°С гидрогель распадается на компактные сферы, делающие внутреннюю стенку гидрофобной. Слой под оболочкой в результате сжимается, увеличивая диаметр трубки.
Облучение структуры с одного конца создает градиент смачиваемости на внутренней стенке. Дополнительно, геометрия трубки становится асимметричной, так как диаметр увеличивается только на подсвеченном крае. Капиллярные силы заставляют капли воды двигаться в сторону меньшего отверстия. Их скорость увеличивается за счет уменьшения градиента смачиваемости поверхности на подсвеченном конце. Комбинация механизмов позволяет добиться быстрого движения, которое контролируется интенсивностью облучения. После прекращения воздействия трубка быстро охлаждается, и гидрогель возвращается в первоначальное состояние.
Гибкий материал позволяет изготавливать метровые прямые или изогнутые конструкции, которые непрерывно транспортируют воду на дальние расстояния. Можно также создавать разветвленные системы, которые подсвечиваются одновременно или последовательно на разных участках. Структура, например, позволит перемещать отдельные капли с различными агентами в определенном порядке.
