Aqui, é apresentado um protocolo para a fabricação de dispositivos microfluidos à base de vidro usados para gerar emulsões altamente monodisperses com tamanho de gota controlado.
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Artigo de método
Dispositivos baseados em vidro para gerar gotas e emulsões
Neste artigo
Resumo
Resumo
Neste manuscrito, são descritos três protocolos passo a passo diferentes para gerar gotas de emulsão altamente monodisperses usando microfluidos à base de vidro. O primeiro dispositivo é construído para a geração de gotas simples impulsionadas pela gravidade. O segundo dispositivo foi projetado para gerar quedas de emulsão em um esquema de cofluência. O terceiro dispositivo é uma extensão do dispositivo de cofluência com a adição de um terceiro líquido que atua como um solo elétrico, permitindo a formação de gotas eletrificadas que posteriormente descarregam. Nesta configuração, dois dos três líquidos têm uma condutividade elétrica considerável. O terceiro líquido media entre esses dois e é um dielétrico. Uma diferença de tensão aplicada entre os dois líquidos condutores cria um campo elétrico que acoplado a tensões hidrodinâmicas dos líquidos cofluing, afetando o processo de formação de jatos e gotas. A adição do campo elétrico fornece um caminho para gerar gotas menores do que em dispositivos simples de cofluxo e para gerar partículas e fibras com uma ampla gama de tamanhos.
Introdução
A geração controlada de gotas no micron e nanoescala com uma distribuição de tamanho estreito é uma tarefa desafiadora. Essas gotas são de interesse para a engenharia de materiais macios com muitas aplicações em ciência e tecnologia 1,2,3,4,5,6.
Os dispositivos mais comuns para a alta taxa de produção de gotas são misturadores7 e emulsificadores de ultrassom8. Esses métodos são simples e de baixo c....
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Protocolo
1. Fazendo gotas simples
- Para fazer gotas simples, use uma base de vidro feita com um slide de microscópio (76,2 mm x 25,4 mm) para construir o dispositivo. Isso permite fácil transporte e visualização dos líquidos através do vidro.
- Use um capilar de vidro redondo para a ponta. Para este protocolo, use capilares redondos de 1 mm de diâmetro (prontamente disponíveis em uma ampla gama de tamanhos).
- Para fazer uma dica com o diâmetro desejado, puxe o capilar usando uma máquina de puxar micropipette até que dois capilares meio com uma ponta muito pequena (~ 1 μm) sejam obtidos.
- Use um microforge para cortar a ponta a....
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Resultados
Neste manuscrito, três dispositivos diferentes foram projetados para gerar gotas. Geramos quedas com um tamanho de (3,29 ± 0,08) mm (Figura 4B) e (1,75 ± 0,04) mm (Figura 4C) usando o dispositivo descrito na etapa 1. As gotas de emulsão podem ser geradas usando o cofluxo e os dispositivos de eletro-cofluo. Para este último, mostramos gotejamento na Figura 9, enquanto os modos cone-jet e whipping são mostrados na
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Discussão
O protocolo para fabricar três dispositivos diferentes à base de vidro foi descrito acima. No caso do dispositivo gerar quedas simples, a vazão e as propriedades líquidas são cruciais para gerar quedas de forma controlada. Gotas se formarão na ponta do regime de gotejamento, ou no final do jato no regime de jatinho. A transição do gotejamento para o caimento é parametrizada pelo número de Weber adimensionado, We23. Este número representa a razão entre forças inerciais e de tensão superficial,
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Divulgações
Os autores não têm nada a revelar.
Agradecimentos
Agradecemos à PRF ACS (concessão 60302-UR9), Agrobio S.L. (contrato #311325) e MCIN/AEI/10.13039/501100011033/FEDER, UE (outorga nº. PID2021-122369NB-I00).
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| 2- [metoxi(polietilenooxi)6-9propil] trimetoxissilano | Gelest | SIM6492.7 | |
| Azulejo cerâmico | Sutter | CTS | |
| Etilenoglicol | Fisher | BP230 | Estes podem ser encontrados em outras empresas como Sigma-Aldrich |
| Hexane | Sigma- Aldrich | 34859 | Disponível em outros fornecedores |
| ITW Polymers Adhesives Devcon 5 Minute Epoxy Adhesive 25 mL Dev-Tube | Ellsworth adhesives | 470740 | |
| Microforge | Narishige | MF 830 | |
| Extrator de micropipetas | Sutter | P97 | |
| Lâminas de microscópio | Fisher | 12-544-1 | Disponível em outros fornecedores |
| Agulha 20 Gauge, .0255" ID, .0355" OD, 1/2" Long | McMaster | 75165A677 | |
| SDS | Sigma-aldrich | 428015 | Surfactante |
| de Silicone óleo | Clearco | PSF-10cSt | O número de catálogo corresponde ao óleo de viscosidade 10cSt. Diferentes óleos de viscosidade podem ser encontrados nesta empresa |
| Span 80 | Fisher | S0060500G | surfactante não iônico |
| Capilar de vidro quadrado 2mm ID (borosillicado 300 ou 600 mm de comprimento) | VitroCom | S 102 | |
| Capilares de vidro padrão, 6 pol., 2 / 1.12 OD/ID | Instrumentos de precisão mundial | 1B200-6 | Estes podem ser encontrados em outras empresas como Sutter ou Vitrocom |
| Bomba de | seringaChemyx | FUSION 100-X | Este modelo tem uma boa relação qualidade/preço |
| Seringas (dependerá da compatibilidade com os líquidos) | Fisher | Número de catálogo dependerá do tamanho | |
| Trimetoxi(octil)silano | Sigma- Aldrich | 376221 | Disponível em outros fornecedores |
| Tubulação (dependerá da compatibilidade com os líquidos) | Commodities científicas | BB3165-PE/5 | Esta referência é para microtubos de polietileno. O tamanho se encaixa no tamanho da agulha listado aqui |
Referências
- Basaran, O. A. Small-scale free surface flows with break-up: drop formation and emerging applications. American Institute of Chemical Engineers. 48 (9), 1842-1848 (2004).
- Squires, T. M., Quake, S. R. Microfluidics: Fluid physics at the....
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Reimpressões e permissões
