Microsferen, microlenzen en microvezels kunnen nu worden geproduceerd door een vloeistofstraal te bestralen met ultraviolet licht. Het resultaat is dat lokaal, een polymeer met een gewenste vorm wordt gevormd. Dit proces, genaamd in-air fotopolymerisatie, maakt de productie van een breed scala aan bio-geïnspireerde microdeeltjes mogelijk. De techniek is sneller dan bestaande technieken en levert deeltjes van een zeer constante kwaliteit. Onderzoekers van de Universiteit Twente presenteren hun werk in Geavanceerde materialen van 4 dec.

Er is veel vraag naar bio-geïnspireerde materialen, inclusief microdeeltjes die de bloedcirculatie stimuleren of de vaccinafgifte verbeteren, pleisters met micronaalden die pijnloos microvezels injecteren die zich aan uw lichaam hechten, en microlenzen die insectenogen nabootsen. Deze vereisen goed gedefinieerde bouwstenen die in grote hoeveelheden kunnen worden geassembleerd. Nog altijd, bestaande productieprocessen zijn arbeidsintensief, te traag, moeilijk op maat te maken of resulteren in een te grote afwijking. Het maken van de deeltjes kan worden gedaan met behulp van lab-on-a-chip-technologie, die nauwkeurig maar traag is, of het gebruik van chemische etstechnieken die verschillende verwerkingsstappen vereisen. In hun studie hebben de onderzoekers laten zien dat het mogelijk is om de gewenste deeltjes te produceren uit een lopende vloeistofstroom met wel 4000 deeltjes per seconde.

UV-straling 'op de stroming'

Op het eerste gezicht, het lijkt op inkjetprinten:er komt een vloeistofstraal uit een spuitmondje en de continue stroom valt uiteen in druppeltjes. In dit geval, echter, de onderzoekers bestralen de vloeistof met ultraviolet licht. Op de plaats van bestraling, de vloeistof vormt een polymeer en stolt.

Jieke Jiang, eerste auteur van het artikel, zegt, "Welk materiaal we maken, wordt bepaald door de locatie. Als we de vloeibare straal van polyethyleenglycoldiacrylaat verlichten terwijl deze nog continu is, we kunnen vezels maken. Als de straal uiteenvalt in druppels, we kunnen microsferen maken. Met behulp van gepulseerd licht, we kunnen vezels maken met een lengte die heel goed bepaald is. Afgezien daarvan, we kunnen spelen met de chemie. Door toevoeging van polyurethaan, bijvoorbeeld, we kunnen sterkere vezels maken. We zijn in staat om al deze eigenschappen op een zeer nauwkeurige manier te controleren."

Janus vezels

Het is zelfs mogelijk om holle vezels te maken, zogenaamde janusvezels:zoals de januskop, met zijn twee gezichten, het proces combineert twee materialen. Dit wordt mogelijk gemaakt door niet één maar twee vloeistofstralen op dezelfde plaats te verlichten. Met behulp van twee materialen, er ontstaan ​​actieve vezels die kunnen reageren op prikkels. De techniek is in staat om goed gedefinieerde microlenzen te creëren die de energie-efficiëntie van zonnecellen kunnen verbeteren of de opbrengst van LED-displays kunnen verbeteren.

Eerder, de UT-onderzoekers presenteerden een techniek om gels te printen door twee vloeistofjets samen te laten komen. Ploegleider Claas Willem Visser zegt, "We noemden dit microfluïdica in de lucht, en de polymerisatietechniek die we nu hebben ontwikkeld, is er een nieuwe versie van. De technologie leidde tot het bedrijf IamFluidics, gericht op duurzame microdeeltjes voor de farmacie, biowetenschappen en cosmetica, het vermijden van het gebruik van plastic. Op langere termijn, we verwachten dat het mogelijk zal zijn om deeltjes te gebruiken voor het printen van levend weefsel, voor weefselengineering, bijvoorbeeld."