L'équipe WPI-MANA crée des motifs flexibles sur des gouttelettes de marbre liquide

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International Center for Materials Nanoarchitectonics (WPI-MANA), National Institute for Materials Science (NIMS)

Jul 23, 2021, 07:11 ET

TSUKUBA, Japon, 23 juillet 2021 /PRNewswire/ -- Une équipe du WPI-MANA a créé un motif flexible de particules fonctionnelles sur les surfaces de gouttelettes de marbre liquide dans un design en patchwork. Leurs résultats montrent que ces gouttelettes peuvent faire basculer leur comportement macroscopique entre un état stable et un état actif sur des surfaces super-répulsives in situ en bloquant et débloquant les particules de surface.

(Image: https://kyodonewsprwire.jp/prwfile/release/M105739/202107127520/_prw_PI1fl_YeT4hwA1.jpg)

Les particules solides de taille nanométrique à micrométrique se fixent de manière irréversible aux surfaces liquides, ce qui a donné naissance à de nouveaux produits et concepts, tels que la mousse en poudre, l'eau sèche et les billes liquides (BL).

Les BL sont constituées de gouttelettes enveloppées de particules solides hydrophobes, qui se comportent comme un solide mou non mouillant. Grâce à cette propriété, les BL ont des applications dans la fluidique et les dispositifs souples, et une grande variété de particules fonctionnelles ont été synthétisées pour former des BL fonctionnelles. Cependant, il est difficile de former des BL multifonctionnelles en intégrant plusieurs types de particules fonctionnelles.

Les BL actifves coalescent de manière hydrostatique pour former un motif de particules auto-organisées à la surface des gouttelettes. Avec l'aide de la robotique de manipulation des BL, les protocoles d'activation-manipulation-coalescence-stabilisation cycliques à la demande par des BL de tailles et de types de particules différents permettent de concevoir de manière fiable des BL à faces multiples. Sur la base de ce concept, l'équipe WPI-MANA a conçu une seule BL bi-fonctionnelle à partir de deux BL mono-fonctionnelles comme porteuse de gouttelettes avancé.

L'équipe a montré qu'elle pouvait faire basculer le comportement macroscopique des BL entre solide et liquide in situ en modifiant la densité de l'emballage, alors que la plupart des matériaux nécessitent de l'énergie thermique et/ou une pression pour permettre le basculement.

Alors que le brouillage de particules pour préparer des gouttelettes au comportement semblable à celui d'un solide a été étudié dans le passé, le concept d'une transition réversible de brouillage interfacial à l'interface fluide-fluide pour activer/stabiliser les BL offre une nouvelle plateforme pour le développement de la science des colloïdes et de la matière molle.

L'équipe pense que cette propriété peut être d'un grand intérêt pour les chercheurs en science des matériaux.

Cette recherche a été menée par Mizuki Tenjimbayashi, scientifique indépendant (WPI-MANA, National Institute for Materials Science), et ses collaborateurs.

« Liquid Marble Patchwork on Super-Repellent Surface » Mizuki Tenjimbayashi et al., Advanced Functional Materials (19 février 2021)

https://doi.org/10.1002/adfm.202010957

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