Российские исследователи предложили инновационный способ изготовления микрофлюидных модулей
Сотрудники центра химической инженерии совместно с лабораторией лазерных микро- и нанотехнологий, центром информационных оптических технологий Университета ИТМО, а также учеными Физического института имени П. Н. Лебедева РАН предложили инновационную методику создания микрофлюидных модулей из комбинированных материалов. В основе разработки ― сочетание металлической подложки и полимерного покрытия с каркасом из силоксана. Комбинация гидрофобного полимерного покрытия и гидрофильной металлической подложки позволяет увеличить градиент смачивания более чем в два раза (по сравнению со стальной подложкой без покрытия при тех же параметрах лазерной обработки). Таким образом, скорость движения в микрофлюидном модуле возрастает, что повышает способность устройства к транспорту вязких жидкостей, таких, например, как плазма крови.
«Чтобы жидкость сама растекалась по поверхности без воздействия насоса, нужно создать достаточный градиент смачивания. Это достигается как за счет изменения параметров лазерного воздействия, так и за счет покрытия тонким гидрофобным слоем полимера. Изменяя плотность энергии лазерного воздействия, мы получили диапазон углов смачивания от 100 до 10 градусов. Для сравнения: на поверхности стали без покрытия при тех же параметрах лазерной обработки краевые углы смачивания находятся в диапазоне от 35 до 10 градусов», ― объясняет первый автор исследования Ирина Крылач.
Ученые покрыли стальную пластинку размером пять на пять сантиметров тончайшим (от 0,1 до 1 мкм) слоем полимерного покрытия MicroCoat на основе силоксана, запатентованного компанией FinCoatingSystems. Затем, изменяя плотность энергии лазера, вырезали на поверхности пластины ряды канавок разной ширины ― так получились четыре участка с различными значениями углов смачивания. В качестве тестовой жидкости использовали дистиллированную воду: капля поочередно опускалась на границу участков с разной смачиваемостью — и всегда двигалась в направлении участка с меньшим углом смачивания. Таким образом, исследователи реализовали пассивное градиентное течение капли воды в открытом микрофлюидном модуле при помощи простой технологии лазерной абляции.
Фото: сайт ИТМО