Una sequenza mostra la progressione della generazione di schiuma bidispersa in un dispositivo microfluidico creato alla Rice University. Quando entrano le bolle, pizzicano la bolla precedente in due prima di diventare un muro contro il quale verrà schiacciata la bolla successiva. Credito:Biswal Lab/Rice University
È facile fare le bolle, ma prova a farne centinaia di migliaia al minuto, tutte della stessa dimensione.
Gli ingegneri della Rice University possono fare questo e molto altro. L'ingegnere chimico e biomolecolare del riso Sibani Lisa Biswal e l'autore principale e studente laureato Daniel Vecchiolla hanno creato un dispositivo microfluidico che pompa fuori più di 15, 000 bolle microscopiche al secondo e possono essere sintonizzate per farle in una, due o tre dimensioni distinte.
Il lavoro è apparso sulla copertina della rivista della Royal Society of Chemistry Materia morbida consente personalizzabili, schiume "umide" in piccole quantità per applicazioni che includono studi chimici e biologici.
La parte migliore è che le bolle stesse fanno la parte difficile.
Un filmato che dimostra il meccanismo mostra bolle allungate che sparano attraverso un tubo in un canale di ingresso. Ogni bolla a forma di freccia si muove con forza sufficiente per dividere la bolla davanti a sé, ma la freccia rimane intatta. Prende il suo posto tra le nuove bolle "figlie" e diventa un "muro" che tiene in posizione la bolla successiva per la scissione. In quel modo, solo ogni altra bolla che entra nell'espansione si divide dalle forze tra le bolle.
Un'illustrazione mostra il meccanismo mediante il quale viene creata schiuma con bolle in due dimensioni distinte in un dispositivo microfluidico. Gli ingegneri della Rice University hanno scoperto la tecnica per produrre schiuma con bolle di due o tre dimensioni distinte. Credito:Eric Vavra/Biswal Lab
Vecchiolla ha descritto il processo come "metronomico, "la zecca è una bolla che si divide e la tacca una bolla che rimane intera.
Quando l'ingresso è centrato e tutti gli altri parametri, il tipo di liquido, la sua viscosità, la portata e la larghezza del canale sono giuste, il dispositivo si riempie di grandi bolle nel mezzo e due ranghi di identici, bolle più piccole lungo i bordi. Quando l'ingresso è sfalsato, il flusso produce bolle di tre dimensioni.
"C'è interesse nell'uso di bolle monodisperse per applicazioni di materiali e reattori miniaturizzati, quindi ci sono stati molti studi sulla generazione di bolle di gas di dimensioni uniformi, " Biswal ha detto. "Ma ci sono stati pochissimi che hanno esaminato l'utilizzo di bolle vicine per creare queste bolle figlie. Siamo in grado di generare sistemi di schiuma ben ordinati e controllare la distribuzione delle dimensioni".
Una gif animata mostra come le bolle generate in un dispositivo microfluidico si "pizzicano" l'una con l'altra mentre creano una schiuma. Gli ingegneri della Rice University hanno realizzato il dispositivo per generare schiuma con bolle in due o tre dimensioni distinte. Credito:Biswal Lab/Rice University
La recente allieva Vidya Giri ha contribuito a creare i canali microfluidici, che sono larghe circa un ventesimo di pollice con un canale di alimentazione di circa 70 micron.
Biswal è professore associato di ingegneria chimica e biomolecolare e di scienza dei materiali e nanoingegneria. La National Science Foundation ha sostenuto la ricerca.
