Nova pinça eletrostática autoalimentada melhora a manipulação de objetos e a microfluídica

Em um estudo publicado em Dispositivo relatou uma nova pinça eletrostática autoalimentada que oferece acumulação e ajuste superiores de cargas triboelétricas, permitindo flexibilidade e adaptabilidade sem precedentes para manipular objetos em vários cenários de trabalho. A equipe de pesquisa foi liderada pelo Dr. Du Xuemin do Instituto de Tecnologia Avançada de Shenzhen (SIAT) da Academia Chinesa de Ciências

A capacidade de manipular objetos usando pinças físicas é essencial em campos como física, química e biologia. No entanto, pinças convencionais geralmente exigem conjuntos de eletrodos complexos e fontes de energia externas, têm capacidades limitadas de geração de carga ou produzem aumentos de temperatura indesejáveis.

A pinça eletrostática autoalimentada (SET) recém-proposta apresenta um eletrodo autoalimentado (SE) baseado em fluoreto de polivinilideno trifluoroetileno (P(VDF-TrFE)) que gera uma densidade de carga de superfície grande e ajustável por meio do efeito triboelétrico, juntamente com um substrato dielétrico que funciona como um material de contra-tribo e uma plataforma de suporte, e uma superfície escorregadia para reduzir a resistência e a bioincrustação durante a manipulação de objetos.

Devido ao seu design inovador, o SET pode produzir rapidamente uma densidade de carga triboelétrica de até ~40 nC cm^-2 em segundos, enquanto o SE desliza ao longo do substrato tribo-contador. Sua robusta capacidade de produção de carga triboelétrica exibiu estabilidade notável mesmo após 1.000 ciclos de deslizamento para frente e para trás, e a alta densidade de carga acumulada no SE permaneceu estável por mais de cinco horas em temperatura ambiente com umidade relativa de até 50%.

“A inovação do SET está no design racional do eletrodo autoalimentado (SE) baseado em P(VDF-TrFE) com a capacidade única de acumulação rápida e fácil ajuste das cargas triboelétricas durante a triboeletrificação deslizante, criando assim uma força motriz robusta no objeto alvo”, disse o Dr. Du.

Os pesquisadores demonstraram que o SET permite a manipulação precisa de objetos de diversos materiais, incluindo bolhas, bolas sólidas e gotículas líquidas, com uma velocidade superior de 353 mm s^-1. Notavelmente, o SET é adaptável a plataformas abertas a fechadas, objetos únicos a múltiplos e superfícies bidimensionais a tridimensionais, estendendo assim suas aplicações para divisão de gotículas, fusão de gotículas, robôs de gotículas, montagem de células e microfluídica sem bomba.

Ao eliminar a necessidade de conjuntos complexos de eletrodos, fontes de energia externas e produção de calor, o SET tem o potencial de revolucionar pinças e microfluídica na próxima geração de tecnologia.