Une séquence montre la progression de la génération de mousse bidisperse dans un dispositif microfluidique créé à l'Université Rice. Quand les bulles entrent, ils pincent la bulle précédente en deux avant de devenir un mur contre lequel la bulle suivante sera pincée. Crédit :Biswal Lab/Rice University
C'est facile de faire des bulles, mais essayez d'en faire des centaines de milliers par minute, toutes de la même taille.
Les ingénieurs de l'Université Rice peuvent faire cela et bien plus encore. L'ingénieur chimique et biomoléculaire du riz Sibani Lisa Biswal et l'auteur principal et étudiant diplômé Daniel Vecchiolla ont créé un dispositif microfluidique qui en pompe plus de 15, 000 bulles microscopiques par seconde et peuvent être réglées pour les faire en une seule, deux ou trois tailles distinctes.
Le travail présenté sur la couverture du journal de la Royal Society of Chemistry Matière molle permet personnalisable, mousses "humides" en petites quantités pour des applications qui incluent des études chimiques et biologiques.
La meilleure partie est que les bulles elles-mêmes font la partie difficile.
Un film qui démontre le mécanisme montre des bulles allongées tirant à travers un tube dans un canal d'entrée. Chaque bulle en forme de flèche se déplace avec suffisamment de force pour diviser la bulle devant elle, mais la flèche reste intacte. Il prend sa place entre les nouvelles bulles "filles" et devient un "mur" qui maintient la bulle suivante en place pour la séparation. De cette façon, seule une bulle sur deux entrant dans l'expansion se sépare des forces inter-bulles.
Une illustration montre le mécanisme par lequel une mousse avec des bulles de deux tailles distinctes est créée dans un dispositif microfluidique. Les ingénieurs de l'Université Rice ont découvert la technique pour fabriquer de la mousse avec des bulles de deux ou trois tailles distinctes. Crédit :Eric Vavra/Biswal Lab
Vecchiolla a qualifié le processus de « métronomique, " la tique étant une bulle qui se fend et le tac une bulle qui reste entière.
Lorsque l'entrée est centrée et tous les autres paramètres—le type de liquide, sa viscosité, le débit et la largeur du canal - sont justes, l'appareil se remplit de grosses bulles au milieu et de deux rangs identiques, petites bulles le long des bords. Lorsque l'entrée est décalée, le flux produit des bulles de trois tailles.
"Il y a un intérêt à utiliser des bulles monodisperses pour des applications matérielles et des réacteurs miniaturisés, il y a donc eu beaucoup d'études sur la génération de bulles de gaz de taille uniforme, " Biswal a dit. "Mais il y a eu très peu qui ont regardé en utilisant des bulles voisines pour créer ces bulles filles. Nous sommes en mesure de générer des systèmes de mousse bien ordonnés et de contrôler la distribution des tailles."
Un gif animé montre comment les bulles générées dans un dispositif microfluidique se "pincent" les unes les autres en créant une mousse. Les ingénieurs de l'Université Rice ont conçu l'appareil pour générer de la mousse avec des bulles de deux ou trois tailles distinctes. Crédit :Biswal Lab/Rice University
La récente ancienne élève Vidya Giri a aidé à créer les canaux microfluidiques, qui font environ un vingtième de pouce de large avec un canal d'alimentation d'environ 70 microns.
Biswal est professeur agrégé de génie chimique et biomoléculaire et de science des matériaux et nano-ingénierie. La National Science Foundation a soutenu la recherche.
