Ученые научились «программировать» жидкость с помощью магнитных лент
Группа исследователей под руководством профессора Сюэцзюй «Софи» Ван представила простой, но эффективный метод управления жидкостями с помощью магнитных лент, которые могут менять форму по команде и сохранять её без потребления энергии.
Исследование «Магнитно-переконфигурируемые мультистабильные ленточные массивы для манипуляции жидкостями» было опубликовано в журнале Device. Работа велась в сотрудничестве с группой Халима Кусумаатмаджи из Эдинбургского университета и группой Тенга Чжана из Сиракьюсского университета.
В основе технологии лежат тонкие ленты из магнитного полидиметилсилоксана — мягкого силикона с магнитными частицами. С помощью сжатия им придают три различные стабильные формы. Кратковременное магнитное воздействие позволяет переключать ленту между этими состояниями, после чего она сохраняет свою форму без внешнего поля, обеспечивая «механическую память» в мягких материалах.
Ученые продемонстрировали переключаемый жидкостный переход внутри двумерного микрофлюидного канала. Изменяя состояние ленты, устройство может перенаправлять жидкость по разным выходным путям, работая как клапан, который одновременно является переконфигурируемым и энергоэффективным.
Команда также создала динамические поверхностные текстуры, расположив ленты в адресуемые массивы. Изменение состояния отдельных лент позволило управлять поведением капель — удерживать их, высвобождать и направлять по запрограммированным траекториям.
Для поддержки экспериментов группа провела мезомасштабное моделирование, создав теоретическую основу для проектирования более сложных устройств. Такие мягкие переконфигурируемые элементы, сохраняющие свое состояние без питания, могут упростить архитектуру управления микрофлюидными системами, заменив сложные сети насосов и клапанов.
Это открытие может найти применение в портативных диагностических устройствах, лабораториях-на-чипе и системах «умного» управления жидкостями, где важны энергоэффективность и программируемость.
0 комментариев