Microfluidos

MICROFLUIDOS

La microfluídica es la ciencia de la manipulación y el control de fluidos a través de microcanales. Este tipo de investigación requiere dispositivos microminiaturizados que contienen cámaras por las que fluyen o se confinan los fluidos. Un chip microfluídico permite transportar, mezclar, separar, procesar o visualizar fluidos de hasta femtolitros (fL). Los fluidos se comportan de forma diferente a escala micrométrica que en un entorno normal, estos comportamientos únicos son importantes para la investigación científica y los experimentos detallados.

Durante años, las imágenes de alta velocidad se han utilizado en las siguientes industrias para la investigación y el análisis de microfluidos: Academia, Medicina, Biotecnología, Energía, Química, Biología, Farmacéutica y más. Las cámaras de alta velocidad tienen la capacidad de capturar grandes cantidades de datos para el análisis a cámara lenta.

Imágenes de alta velocidad de gotas de tamaño microscópico lanzadas a chorro sobre una superficie con un patrón de humectación

Se presentan los resultados experimentales basados en la obtención de imágenes a alta velocidad de gotas de tamaño microscópico lanzadas a chorro sobre una superficie hidrofóbica con líneas hidrofílicas. Se estudian los efectos de la línea hidrofílica y de la distancia inicial de desplazamiento del impacto respecto a la línea en el comportamiento de propagación de las gotas. Se han identificado dos procesos distintos, el de centrado y el de conformación. Durante el proceso de centrado, las gotas que impactan a una determinada distancia de desplazamiento del centro de las líneas hidrofílicas migran hacia el centro de la línea. Una gota con una distancia de desplazamiento mayor experimenta un proceso de centrado más lento. Este proceso de conformación implica que las gotas se alargan a lo largo de la línea hidrofílica, lo que hace que la gota se ajuste al patrón de mojabilidad. El resultado de este estudio puede aplicarse al proceso de impresión por chorro de tinta para mejorar la precisión de la deposición del material y la tolerancia de las características impresas de tamaño micro.

Chorros generados por láser de onda continua para aplicaciones sin agujas

Diseñamos y construimos un dispositivo microfluídico para la generación de chorros de líquido producidos por termocavitación. Se enfocó un láser de onda continua (CW) dentro de una microcámara llena de una solución que absorbe la luz para crear una burbuja de vapor de rápida expansión. La cámara está conectada a un microcanal que enfoca y expulsa el chorro de líquido por la salida. El crecimiento de la burbuja y la velocidad del chorro se midieron en función de la geometría de los dispositivos (diámetro del canal D y anchura de la cámara A). Los chorros más rápidos fueron los correspondientes a un tamaño de cámara relativamente grande con respecto al diámetro del canal. Se obtuvieron chorros alargados y focalizados de hasta 29 m/s para un diámetro de canal de [Fórmula: ver texto] y un tamaño de cámara de [Fórmula: ver texto]. El dispositivo propuesto basado en el láser de onda continua es potencialmente una opción compacta para un inyector sin aguja práctico y comercialmente viable.

Hervido sin contacto: ¿Una forma de mejorar la fiabilidad del proceso de microfluidos?

La disponibilidad de las técnicas de producción de MEMS ha permitido la producción en masa de sistemas fluídicos de pequeño tamaño. La reducción del precio de coste implica que las partes cruciales de un sistema se conviertan en unidades desechables, lo que mejora la capacidad de servicio y de control. Sin embargo, los pequeños diámetros de los canales exigen un mayor cuidado en cuanto a la contaminación, la fiabilidad y la gestión termomecánica. En la presente investigación, se realiza un montaje específico cuyo objetivo es obtener una ebullición sin contacto debido a la presencia de una fina manta de gas cerca de la pared. La formación y la posible optimización de este colchón de burbujas aún requiere más investigación. La comprensión de la estabilidad de la formación de la manta de gas delgada o del cojín de burbujas puede conducir a la demanda de estructuras de pared novedosas que pueden realizarse mediante técnicas innovadoras de fabricación en 3D.

Más información. (página 29)