Главная  Информация для покупателей  Возможности новой композитной поверхности FLIPS

Возможности новой композитной поверхности FLIPS

25 июня 2018


Международная команда ученых-материаловедов, возглавляемая Гарвардским университетом, разработала динамично изменяющуюся поверхность с реконфигурируемой топографией, которая может скульптурироваться и рескульптурироваться на микроуровне в зависимости от ее близости к магнитному полю, что ведет к изменению ее макромасштабных характеристик. Например, поверхность таким образом изменяет способность к трению и скольжению, а также другие свои свойства.

FlIPS может направлять движение микроскопических объектов и капель.

Превращая магнитную жидкость в твердый магнетик, исследователи продемонстрировали, как поверхность может быть использована для управления движением и группировкой микромасштабных частиц, для регулирования потока и смешивания капель миллиметрового размера или включения и выключения свойства адгезивности в макромасштабе. «Многофункциональные материалы, способные выполнять различные задачи, являются новой перспективной областью исследований», — сказала старший автор статьи Джоанна Айзенберг, профессор материаловедения, профессор химии и химической биологии в Школе инженерии и прикладных наук Гарварда Джона А. Полсона. Продемонстрированные применения — новые формы самообразования обратимых, иерархических частиц, манипуляции и перенос немагнитной материи в магнитном поле с помощью гидродинамических сил, вызванных топографией, точно синхронизированные химические реакции и перезаписываемая пространственная адресация направленной адгезии, трения и удаления биопленки — всего лишь небольшая репрезентативная выборка возможностей, которые открывает для воображения новая концепция«. Айзенберг также является основным членом The Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering (буквально «институт инженерии, вдохновленной биологией») в Гарвардском университете. И исследование, опубликованное в Nature, было результатом междисциплинарного сотрудничества между химиками, физиками, механиками, материаловедами, прикладными математиками и морскими биологами.

Новую поверхность сокращенно называют FLIPS, (аббревиатура от Ferrofluid-containing liquid-infused porous surfaces — насыщенная феррофлюид-содержащей магнитной жидкостью пористая поверхность). FLIPS представляет собой композитную поверхность, состоящую из двух отдельных частей: микроструктурированной твердой подложки и феррожидкости, состоящей из магнитных частиц, взвешенных в жидкости. Без магнитного поля поверхность плоская, гладкая и ровная. Но когда применяется магнитное поле, феррожидкость реагирует, приобретая форму твердой подложки. Комбинация структурированной твердой основы с чувствительной жидкостью позволяет бесконечно перезаписывать поверхность, это своего рода динамический Etch-a-Sketch (детская развивающая игра «Волшебный экран») с реконфигурируемым рисунком, направленным трением, адгезией и т. д. Конкретные топографические паттерны поверхности могут быть точно настроены на микронный, миллиметровый и сантиметровый масштабы, путем контролирования свойств феррожидкости, геометрии подложки, силы магнитного поля и расстояния от магнитов до FLIPS. Столь высокий уровень настраиваемости дает широкие возможности применения данной поверхности. FLIPS, например, способна:
• Направлять движение микроскопических объектов, таких как бактерии и коллоидные частицы, что будет полезно для микромасштабного производства и для исследования индивидуального и коллективного поведения подвижных микроорганизмов.
• Удалять биопленку, появляющуюся на ее поверхности.
• Покрывать капельки жидкости и, используя контролируемую топографию FLIPS, ограничивать их перемещение и замедлять смешивание для проведения точно синхронизированных химических реакций в мелкомасштабной диагностике.
• Обеспечивать непрерывную откачку жидкости в трубах (т.е. работать как насосы лабораторные).
• Создавать обратимую адгезию между двумя крупномасштабными объектами.

FLIPS совместима со всеми видами поверхностей, и может быть интегрирована с другими технологиями создания ультра-гладких покрытий. «Каждое из практических приложений FLIPS может быть дополнительно расширено», — сказал Вендонг Ванг, первый автор статьи. «Наши результаты показывают, что FLIPS позволяет добиться значительно большего разнообразия комбинаций функций и возможностей, чем поверхности, которые имеют простой одномасштабный топографический отклик. Это может стать платформой для многих будущих технологий».

Другая информация

16 августа
Ядерная медицина и тераностика

С помощью препаратов ядерной медицины можно осуществлять не только диагностику раковых опухолей, но и проводить терапию.

12 августа
Ученые могут управлять светом благодаря наноматериалам нового поколения

В 2003 году стало возможным провести серию экспериментов, в результате которых ученым удалось подтвердить теорию Веселова о существовании веществ с отрицательным рефракционным показателем.

08 августа
Гусеницы вырабатывают секрет, способный нейтрализовать ядовитый растительный сок

Ученые изучили химический состав секрета гусениц мотыльков Theroa zethus.

05 августа
Коротко-импульсный свет определенным образом влияет на биологические часы

Повлияет ли излучение смартфонов и гаджетов, в целом, на регулирование суточных биоритмов, если перед сном в полной темноте или посреди ночи придется ответить на звонок или сообщение?

31 июля
Родственные вирусы общаются между собой

Ученые давно предполагали, что два близкородственных вируса могут работать сообща. Но как им это удается — выяснилось лишь сейчас.

Вся информация