Transistors Capillaires Biomimétiques

Résumé Inspiré par l'écoulement unidirectionnel de liquide sur le péristome de Nepenthes, la feuille d'Araucaria, les ailes de papillon, etc., divers dispositifs microfluidiques ont été développés pour la collecte d'eau, l'irrigation, la réaction physique/chimique et la séparation eau-huile. Malgré des progrès considérables, la plupart des structures naturelles et artificielles n'améliorent pas la différence de pression de Laplace ou la force capillaire, souffrant ainsi d'une faible hauteur capillaire unidirectionnelle (<30 mm). Dans ce travail, des structures réentrantes asymétriques avec de longs débordements et des microcanaux avant/latéraux connectés sont fabriquées par impression 3D, ce qui entraîne une augmentation significative de la hauteur capillaire unidirectionnelle de 102,3 mm pour l'eau, ce qui correspond approximativement à la limite théorique. Les débordements peuvent chevaucher partiellement les microcanaux avant des structures avant sans contact direct, améliorant ainsi simultanément la différence de pression de Laplace et la force capillaire. Sur la base de structures réentrantes asymétriques et symétriques, des transistors capillaires sont proposés et réalisés pour ajuster de manière programmée la direction, la hauteur et la largeur capillaires, qui sont envisagés pour fonctionner comme des interrupteurs/valves et des amplificateurs/atténuateurs pour un motif liquide très efficace, la désalinisation et la microréaction biochimique dans l'espace 3D.