Hurtig kontrolleret transport af vanddråber via sollyspumpe

Drevet af naturligt eller kunstigt sollys, en ny "mikrorørspumpe" transporterer vanddråber over lange afstande. Som rapporteret af kinesiske forskere i Journal Angewandte Chemie , pumpen består af et rør, hvis egenskaber kan ændres asymmetrisk ved bestråling. Dette resulterer i kapillarkræfter og en fugtbarhedsgradient i den indre væg, der arbejder sammen for at accelerere vanddråberne til usædvanligt høje hastigheder.

Moderne molekylære analytiske og diagnostiske metoder fungerer generelt med små mængder væske. Mikrofluid teknologi er også blevet brugt i syntetiske processer, hvor reaktioner forekommer i mikrokanaler og miniaturiserede instrumenter. For præcist at transportere så små mængder fra et sted til et andet, forskere ved Tsinghua University og Beihang University i Beijing, Kina, har udviklet en "mikrorørspumpe".

Pumpen består af et polymerrør med en diameter på ca. 500 µm. Det er lavet af to lag:Det ydre lag er polydimethylsiloxan (PDMS), som forskerne; ledet af Chun Li, Zhiping Xu, og Liangti Qu; blandet med reduceret grafenoxid (rGO), et kulstofbaseret nanomateriale, der absorberer sollys særligt godt. Dette producerer varme, der overføres til det indre lag af slangevæggen, som er lavet af poly (N-isopropylacrylamid) (PNIPAm), en polymer, der danner en hydrogel ved stuetemperatur. Dens polymerkæder er knyttet til et netværk, der svulmer, når det absorberer vand. Over 32 ° C, hydrogelen falder sammen i kompakte kugler, der gør den indre væg hydrofob. Dette får også det indre lag til at krympe, gør rørets indvendige diameter større.

Bestråling af røret i kun den ene ende danner en gradient af befugtning i den indre væg. Ud over, rørets geometri bliver asymmetrisk, fordi den indre diameter kun stiger i den bestrålede ende. Kapillarkræfter får vanddråber til at bevæge sig mod enden med mindre diameter - den ende, der ikke bestråles. Den formindskede befugtning af den indre væg ved den bestrålede ende fremskynder vanddråben yderligere. Synergien mellem disse to mekanismer resulterer i høje hastigheder, som kan kontrolleres ved at ændre bestrålingens intensitet. Efter bestråling, røret køler meget hurtigt af. Hydrogel vender tilbage til sin oprindelige tilstand, klar til at blive bestrålet igen.

Det fleksible materiale giver mulighed for produktion af meter lange lige eller bøjede rør, der kan transportere vand kontinuerligt over lange afstande. Det er også muligt at lave forgrenede systemer, der kan bestråles samtidigt eller i rækkefølge forskellige steder. Det her, for eksempel, gør det muligt at transportere individuelle dråber indeholdende forskellige reagenser i en bestemt rækkefølge og kombinere - og kunne bruges i diagnostiske tests eller når vanddråber fungerer som mikroreaktorer til kemiske reaktioner.