Ingeniører demonstrerer mekanik ved fremstilling af skum med bobler i forskellige størrelser

Det er let at lave bobler, men prøv at lave hundredtusinder af dem i minuttet - alle samme størrelse.

Ingeniører fra Rice University kan gøre det og meget mere. Ris -kemikalie- og biomolekylær ingeniør Sibani Lisa Biswal og hovedforfatter og kandidatstuderende Daniel Vecchiolla har skabt en mikrofluid -enhed, der pumper mere end 15 ud, 000 mikroskopiske bobler i sekundet og kan indstilles til at gøre dem til en, to eller tre forskellige størrelser.

Arbejdet fremhævede på forsiden af ​​Royal Society of Chemistry journal Soft Matter muliggør tilpasning, "våde" skum i små mængder til applikationer, der omfatter kemiske og biologiske undersøgelser.

Den bedste del er, at boblerne selv gør den hårde del.

En film, der demonstrerer mekanismen, viser aflange bobler, der skyder gennem et rør ind i en inputkanal. Hver pillignende boble bevæger sig med nok kraft til at dele boblen foran den, men pilen forbliver intakt. Det indtager sin plads mellem de nye "datter" -bobler og bliver til en "væg", der holder den næste boble på plads til opdeling. På den måde, kun hver anden boble, der kommer ind i ekspansionen, deler sig fra mellemboblekræfterne.

Vecchiolla beskrev processen som "metronomisk, "flåten er en boble der deler sig og tokken en boble der forbliver hel.

Når input er centreret og alle de andre parametre - typen af ​​væske, dens viskositet, strømningshastigheden og kanalens bredde - er rigtige, enheden fyldes med store bobler i midten og to rækker af identiske, mindre bobler langs kanterne. Når input er forskudt, strømmen producerer bobler i tre størrelser.

"Der er interesse i at bruge monodisperse bobler til materialeapplikationer og miniaturiserede reaktorer, så der har været mange undersøgelser om generering af ensartede gasbobler, "Biswal sagde." Men der har været meget få, der har set på at bruge nabobobler til at skabe disse datterbobler. Vi er i stand til at generere velordnede skumsystemer og kontrollere størrelsesfordelingen. "

Den seneste alumna Vidya Giri hjalp med at skabe mikrofluidiske kanaler, som er omkring en tyvendedel af en tomme bred med en føderkanal på omkring 70 mikron.

Biswal er lektor i kemisk og biomolekylær teknik og materialevidenskab og nanoengineering. National Science Foundation støttede forskningen.