Universitair docent Seok Kim en afgestudeerde studenten Zining Yang en Jun Kyu Park hebben een ontwerpconstructie ontwikkeld die deels is geïnspireerd op het oppervlak van vlinders en slangen, waar flexibele huiden volledig bedekt zijn met stijve, discrete schalen.

Hun werk, "Magnetisch responsieve elastomeer-silicium hybride oppervlakken voor vloeistof- en lichtmanipulatie, " stond onlangs op de cover van Klein .

Hun nieuwe oppervlakteontwerp is voorzien van stijve schalen die zijn samengevoegd tot zachte, ferromagnetische micropilaren op een flexibel substraat op een vooraf ontworpen manier door op transferprinten gebaseerde deterministische assemblage. De nanogestructureerde siliciumschalen op de magnetisch responsieve micropillar-array van elastomeer maken vloeistof- en lichtmanipulatie mogelijk. De functionele eigenschappen van het oppervlak worden bepaald door de patronen van de schalen, terwijl de micropillar-array magnetisch wordt geactiveerd met een groot bereik, onmiddellijk, en omkeerbare vervorming.

Kim en zijn onderzoekers konden ontwerpen, karakteriseren, en analyseer een breed scala aan functies, zoals afstembare bevochtiging, druppel manipulatie, instelbare optische transmissie, en structurele kleuring, door een breed scala aan schalen op te nemen - kale silicium, zwart silicium, en fotonische kristalschalen - in zowel in-plane als out-of-plane configuraties.

Magnetisch responsieve materialen zoals zachte elastomeren geladen met magnetische deeltjes, zijn wenselijk voor hun real-time manipulatie van vloeistof, licht, vaste deeltjes, en levende cellen - dankzij hun onmiddellijke structurele houdbaarheid onder een magnetisch veld. Echter, vanwege het fabricageproces, de meeste bestaande oppervlakken van dit soort zijn beperkt in hun functionele vermogen.

Vergeleken met een normaal responsief oppervlak met een eenvoudig ontwerp (de magnetische micropillar-array), het oppervlak dat in ons werk is ontwikkeld, heeft niet alleen verbeterde prestaties in directionele vloeistofverspreiding en optische transmissie-afstemming, maar maakt ook nieuwe functies mogelijk zoals druppelmanipulatie en dynamische structurele kleuring, " zei Yang, doctoraat kandidaat en eerste auteur van de studie.

Hun resultaten suggereren een veelzijdig platform voor zowel vloeibare als lichte manipulaties op zowel micro- als macroschaal. Potentiële toepassingen zijn te vinden in digitale microfluïdica, biomedische apparaten, virtuele jaloezieën, camouflage oppervlakken, en microspiegelarrays. Verder werk zou ook kunnen resulteren in meer biomimetische functionaliteiten zoals robotische voortbeweging, zwemmen, zelfreinigend, en solide objectmanipulatie. Hun ontwerp kan ook worden geïntegreerd met actieve apparaten zoals zonnecellen, lichtgevende dioden, en lasers als schalen om nieuwe flexibele opto-elektronica te vormen.

Kim is een vooraanstaand wetenschapper op het gebied van geavanceerd transferprinten en op transferprinten gebaseerde microassemblage.