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A dança misteriosa dos líquidos: por que os fluidos se comportam de maneira tão diferente no mundo microscópico?
é um campo fascinante e diversificado, com foco em manipular líquidos em escalas microscópicas.O comportamento desses líquidos é muito diferente no mundo microscópico do que o de nossas experiências diárias.Na escala microscópica, o movimento de líquidos é dominado por fatores como tensão superficial, dissipação de energia e resistência ao fluido, que geralmente são negligenciados no mundo macroscópico.Desde o início dos anos 80, a microfluídica evoluiu gradualmente e encontrou suas aplicações em vários campos, seja em ferramentas microdiagnósticas no campo da ciência biomédica ou na triagem de alto rendimento para análise química.
As características básicas da microfluídica incluem: pequeno fluxo, tamanho pequeno e baixo consumo de energia, que juntos promovem o desenvolvimento desse campo.
A exclusividade do comportamento microfluido
Na escala microscópica, o comportamento de fluxo dos líquidos mostra muitas características contra -intuitivas, o que torna o estudo da dinâmica fluida desafiadora.As propriedades dos fluidos newtonianos parecem extremamente importantes à medida que o fluido se move nos canais de micron para nanômetros, porque nesse momento a relação entre a viscosidade do fluido e a quantidade de movimento do fluxo se torna particularmente sensível.
No controle do fluido microscópico, o fluxo não é mais turbulento, mas exibe as características do fluxo laminar.
As propriedades do fluxo laminar significam que os líquidos que fluem entre si não se misturam como na experiência diária, o que faz com que o transporte entre moléculas dependa principalmente da difusão.A singularidade dessa microfluídica torna a microfluídica a base de muitas tecnologias emergentes.
Uma variedade de formas de fluxo microfluídico
Os tipos de fluxo microfluídico são diversos e, de acordo com diferentes requisitos de aplicação e design, o método de fluxo apropriado pode ser selecionado.A tecnologia microfluídica aberta está ganhando atenção crescente e esses sistemas estão abertos pelo menos um limite, permitindo que os líquidos sejam expostos diretamente ao ar ou a outros meios.A vantagem aqui é que ele possui uma área de superfície de gás líquido maior e uma intervenção mais fácil.
Outra característica da microfluídica aberta é que ele integra o fluxo acionado por tensão superficial, eliminando a necessidade de bombas externas.
Tecnologia microfluídica de fluxo contínuo
Outra tecnologia microfluídica comum é a microfluídica de fluxo contínuo, que se baseia no controle do fluxo de líquido em estado estacionário.Seja através de fontes de pressão externas ou micropumps internos, essa tecnologia mantém fluxo constante em canais estreitos.Os microfluidos de fluxo contínuo são eficazes em muitas aplicações bioquímicas simples, mas geralmente parecem inescrupulosas quando as tarefas exigem alta flexibilidade.
Avanços na operação de gotículas
A tecnologia microfluídica baseada em microdroplets avança ainda mais os limites da microfluídica e pode manipular o volume líquido em diferentes fases, o que torna o processo experimental mais conveniente.Muita pesquisa foi realizada sobre a geração, operação e classificação precisa das gotículas, e essa tecnologia permite experimentos de alto rendimento e análise comportamental.
A ascensão da tecnologia microfluídica digital
A microfluídica digital eleva a operação microfluídica para um novo nível, permitindo o controle independente de diferentes gotículas em um substrato.Essa tecnologia toma em detrimento o conceito de eletrônica digital e fornece maior flexibilidade e escalabilidade, operando gotículas através de métodos de eletrowetting.
Perspectivas futuras de aplicação
Com o rápido desenvolvimento da microfluídica, a aplicação dessa tecnologia em muitos campos, como biologia, ciência ambiental e diagnóstico médica, será bastante expandida.Por exemplo, a tecnologia microfluídica pode ser usada para dispositivos de diagnóstico rápido e tem o potencial de fornecer testes imediatos de saúde em áreas remotas.
As vantagens potenciais da tecnologia microfluídica incluem manipulação precisa de células únicas e compreensão profunda de ambientes biológicos complexos.
Como nossa compreensão do comportamento do microfluido continua a se aprofundar, haverá aplicativos mais inovadores esperando que exploremos no futuro.É possível que esses minúsculos dançarinos fluidos mudem a maneira como entendemos fenômenos biológicos e químicos?
