Płynne soczewki i płynne tłoki przy zastosowaniu mikroukładu hydraulicznego

Amerykańscy naukowcy zbudowali mikroukład hydrauliczny oparty na nanocząstkach. Może on działać w aplikacjach typu laboratorium w chipie lub być użyty przy konstrukcji sztucznych soczewek - poinformował portal Rensselaer Polytechnic Institute. 

Zespół naukowców pod kierownictwem prof. Amira Hirsy z Department of Mechanical, Aerospace and Nuclear Engineering w Rensselaer Polytechnic Institute zbudował układ, w którym cieczą roboczą jest ferrofluid z nanocząsteczkami metalu.

Ferrofluid to substancja o właściwościach cieczy, która w temperaturze pokojowej ulega polaryzacji magnetycznej w obecności zewnętrznych pól magnetycznych. Uzyskuje się ją poprzez stworzenie zawiesiny nanocząstek substancji magnetycznej jak np. hematyt lub magnetyt. Cieczą nośną może być rozpuszczalnik organiczny lub woda z dodatkiem kwasu oleinowego lub cytrynowego, co zapobiega łączeniu się nanocząstek.

W układzie, dwie krople ferrofluidu umieszczono w dwóch mikrokapsułkach z polimerów. Po przyłożeniu zmiennego pola magnetycznego ferrofluid zaczął pulsować po obu stronach kapsułek. Poprzez zmianę natężenia i kierunku pola magnetycznego stworzono hydrauliczny "mikrotłok" z ferrofluidu, który może przepychać mikroskopijne obiekty, do których go przyłożono. Poprzez zmianę pola można regulować też prędkość tego przepychania.

W innym doświadczeniu ferrofluidu używano jako pompy transportującej obiekt lub ciecz między dwiema kapsułkami.

Jak powiedział prof. Hirsa ten wynalazek daje możliwość zbudowania mikropomp, które można by zastosować w małych układach elektronicznych typu "laboratorium w chipie" np. do chłodzenia całego układu.

Innym zastosowaniem mogą być płynne soczewki, które będą zmieniały kształt w zależności od przyłożonego do nich pola magnetycznego. W jednym z eksperymentów, bowiem naukowcy przepuścili światło poprzez ferrofluidową mikrosoczewkę na elektroniczną matrycę, tworząc w ten sposób miniaturową kamerę z własnym układem optycznym.

Możliwości zmiany mikrosoczewki są na tyle duże, że można ustawiać ostrość i kontrast bez potrzeby stosowania jakiegokolwiek oprogramowania, wyłącznie sterując polem magnetycznym. Obecnie tak skonstruowane mikrosoczewki mogą służyć do zapisu obrazu wideo przy częstotliwościach wyższych niż 30 Hz, co daje obraz porównywalny ze średniej klasy kamerami internetowymi. Pobór mocy jest przy tym mniejszy niż w zwykłej kamerze cyfrowej.

PAP - Nauka w Polsce