Una secuencia muestra la progresión de la generación de espuma bidispersa en un dispositivo de microfluidos creado en la Universidad de Rice. Cuando entran burbujas, Pellizcan la burbuja anterior en dos antes de convertirse en una pared contra la que se pellizcará la siguiente. Crédito:Laboratorio Biswal / Universidad Rice
Es fácil hacer burbujas pero intente hacer cientos de miles de ellos por minuto, todos del mismo tamaño.
Los ingenieros de Rice University pueden hacer eso y mucho más. La ingeniera química y biomolecular de Rice, Sibani Lisa Biswal, y el autor principal y estudiante de posgrado Daniel Vecchiolla han creado un dispositivo de microfluidos que bombea más de 15, 000 burbujas microscópicas por segundo y se puede ajustar para hacerlas en una, dos o tres tamaños distintos.
El trabajo que aparece en la portada de la revista Royal Society of Chemistry Materia blanda permite personalizable, espumas "húmedas" en pequeñas cantidades para aplicaciones que incluyen estudios químicos y biológicos.
La mejor parte es que las propias burbujas hacen la parte difícil.
Una película que demuestra el mecanismo muestra burbujas alargadas que se disparan a través de un tubo hacia un canal de entrada. Cada burbuja con forma de flecha se mueve con la fuerza suficiente para dividir la burbuja que tiene delante, pero la flecha permanece intacta. Toma su lugar entre las nuevas burbujas "hijas" y se convierte en una "pared" que sostiene la siguiente burbuja en su lugar para dividirse. De ese modo, sólo todas las demás burbujas que entran en la expansión se separan de las fuerzas entre burbujas.
Una ilustración muestra el mecanismo por el cual se crea espuma con burbujas en dos tamaños distintos en un dispositivo de microfluidos. Los ingenieros de la Universidad de Rice descubrieron la técnica para hacer espuma con burbujas en dos o tres tamaños distintos. Crédito:Eric Vavra / Biswal Lab
Vecchiolla describió el proceso como "metronómico, "El tic es una burbuja que se rompe y el tock es una burbuja que permanece entera.
Cuando la entrada está centrada y todos los demás parámetros, el tipo de líquido, su viscosidad, el caudal y el ancho del canal son correctos, el dispositivo se llena de burbujas grandes en el medio y dos filas de idénticas, burbujas más pequeñas a lo largo de los bordes. Cuando la entrada está compensada, la corriente produce burbujas en tres tamaños.
"Existe interés en utilizar burbujas monodispersas para aplicaciones de materiales y reactores miniaturizados, por lo que se han realizado muchos estudios sobre la generación de burbujas de gas de tamaño uniforme, "Dijo Biswal." Pero ha habido muy pocos que miraron el uso de burbujas vecinas para crear estas burbujas hijas. Podemos generar sistemas de espuma bien ordenados y controlar la distribución del tamaño ".
Un gif animado muestra cómo las burbujas generadas en un dispositivo de microfluidos se "pellizcan" unas a otras mientras crean una espuma. Los ingenieros de la Universidad de Rice hicieron el dispositivo para generar espuma con burbujas en dos o tres tamaños distintos. Crédito:Laboratorio Biswal / Universidad Rice
Vidya Giri, alumna reciente, ayudó a crear los canales de microfluidos, que tienen aproximadamente una vigésima parte de una pulgada de ancho con un canal de alimentación de aproximadamente 70 micrones.
Biswal es profesor asociado de ingeniería química y biomolecular y de ciencia de materiales y nanoingeniería. La National Science Foundation apoyó la investigación.
