Name: Generación y Control de electrohidrodinámicos flujos en soluciones acuosas electrolíticas (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-09-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 41 s
Description: Aprende a generar flujos electrohidrodinámicos unidireccionales en microcanales usando membranas de intercambio iónico y campos eléctricos. Este método permite controlar el transporte de iones en microfluidos.

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Los autores no tienen ninguna agradecimientos.

1. EHD flujo inducido por transporte iónico rectificado
<ol><li>Desarrollo de un dispositivo de canal de flujo para rectificar caminos de transporte de iones
	<ol>
<li>Hacer un molde PTFE del embalse:<ol>
<li>Cortar un 13 x 30 x 10 moldes de3 mm en un bloque de politetrafluoroetileno (PTFE) utilizando una fresadora (ver figura 2). Como alternativa, comprar un producto por encargo.</li>
			<li>Se adhieren a las placas de acrílico de 15 x 18 x 1 mm3 en ambos extremos del molde con un plástico adhesivo, que las aberturas en el tanque para colocar los electrodos sesgos PTFE. Estas piezas pueden ser cortadas de un plato grande o compradas.</li>
			<li>Se adhieren a las placas de acrílico de 13 x 30 x 1 mm3 en las superficies superior e inferior del molde PTFE con un plástico adhesivo para hacer superficies planas para la observación clara.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Un agente de silicona elastómero base y curado en la relación 10:1 en un tubo de 50 mL de la mezcla y agite el tubo con la mano.</li>
		<li>Colocar el PDMS líquido en un recipiente vacío y desgasificación mediante una bomba rotatoria.</li>
		<li>Retire el tubo del recipiente. Vierta el PDMS en una de 40 x 50 x 24 mm3 plástico vaso la forma exterior del embalse del molde y coloque el molde de reservorio (ver paso 1.1.1) en él.</li>
		<li>Cueza al horno el cuerpo entero del líquido PDMS en una placa caliente a 80 ° C durante aproximadamente 4 horas.</li>
		<li>Después de hornear, aislar el depósito PDMS del molde PTFE y el recipiente exterior a mano. Hacer una hendidura en el centro del embalse con un cuchillo quirúrgico. Esto se utilizará para poner los bordes de una membrana de intercambio aniónico (preparado en el paso 1.1.16) en ella con pinzas. Nota: El depósito PDMS está lleno de soluciones electrolíticas, como se muestra en la figura 2.</li>
		<li>Obtener placas de vidrio (hechas por pedido especial) con una forma circular de 18 mm de diámetro o en un cuadrado con los bordes de 18 mm.</li>
		<li>Lavar las placas de vidrio a remojarlas en acetona, etanol y agua pura (en ese orden) en un baño de ultrasonidos durante 15 minutos.</li>
		<li>Volar cualquier líquido residual con una pistola de aire o calentar las placas de vidrio con una placa durante 5 minutos a unos 473 K.</li>
		<li>Farfulla de la frecuencia de radio, cubra la superficie de vidrio con Cr o Ti expuestos al plasma de Ar durante 1 min a 75 W y sucesivamente, depositar una capa delgada de Au por 5 min a 75 W, ajuste el espesor de aproximadamente 100 nm. Nota: Antes de recubrimiento de la superficie del vidrio con los metales blanco, las muestras fueron fijadas en una cámara de vacío que fue evacuada con una bomba rotativa y una bomba de difusión molecular hasta que la presión disminuyó a 1 x 10−2 PA.</li>
		<li>Un plomo en la superficie de electrodo de Au con un soldador de la soldadura. Nota: La forma del electrodo Au posiblemente puede reemplazarse por plazas y alambres helicoidales, manteniendo las superficies suficientemente grandes como para generar las corrientes iónicas.</li>
		<li>Con las pinzas, coloque las placas de vidrio recubiertas con una capa delgada de Au en ambos extremos del embalse. Estos son los electrodos de sesgo.</li>
		<li>Cortar una membrana intercambiadora de aniones en forma rectangular de 20 x 18 mm2 utilizando tijeras. Una superficie de 13 mm de ancho y 10 mm de altura está expuesta a un líquido. Aquí, un cúter o cuchillo quirúrgico puede también usarse para cortar la membrana.</li>
		<li>Corte un pedazo rectangular de 3 x 5.5 mm2 de un extremo de la membrana con tijeras. Nota: El espesor de la membrana de intercambio aniónico es 220 μm. La membrana se corta fácilmente con tijeras o cúter. Los bordes de la membrana se fijan en parte con las ranuras de la cámara.</li>
		<li>Consolidar un bloque PDMS con un varilla de acero inoxidable de sección 1 x 1 mm2 de la misma manera como en los pasos 1.1.4 - 1.1.5, para crear un canal de flujo que penetra en la membrana. Deja la construcción durante la noche y luego tire de la varilla de acero inoxidable salga del bloque de PDMS.</li>
		<li>Corte el PDMS bloque con un canal de flujo cuadrado en 3 x 6 x 4.5 mm pieza (véase figura 2) utilizando un cuchillo quirúrgico. Hacer ranuras a lo largo de los bordes y luego adjuntarlo a la membrana en un corte rectangular. Nota: La cara superior de la canal debe ajustarse horizontalmente para una observación clara de las partículas en el canal de flujo a través de la pared transparente.</li>
	</ol></li>
	<li>Preparación de soluciones y tratamientos previos para experimentos
	<ol>
<li>Preparar soluciones acuosas de NaOH en concentraciones de 1 x 10−1, 1 x 10−2y 1 x 10−3 mol/L por dilución de la solución.</li>
		<li>Hacer una dispersión de partículas de poliestireno de 2,93 μm en promedio de diámetro en cada una de las soluciones de NaOH preparadas en el paso 1.2.1 ajustando la concentración a 4.2 x 10−3 vol %. Nota: El tamaño de las partículas trazadoras puede cambiarse adecuadamente para mejorar la observación.</li>
		<li>Ultrasonicate de la membrana de intercambio aniónico con formato de 20 x 18 mm2 con una ranura de 3 x 5.5 mm2 2 x 10 min en agua pura a una potencia de 100 w.</li>
		<li>Con las pinzas, coloque la membrana de intercambio aniónico con el canal de flujo PDMS en el depósito PDMS. Llene el depósito con 4 mL de solución de NaOH mediante una micropipeta. Nota: El canal de flujo y superficie de la membrana se sumergen en la solución, donde la superficie de la membrana expuesta a la solución es al menos 100 x más grande que la sección transversal del canal de flujo.</li>
		<li>Aplique un potencial eléctrico de 2.2 V mediante una fuente de alimentación de CC en direcciones hacia adelantadas y hacia atrás durante 2 h en serie, para mejorar la conductividad de la membrana antes de observación.</li>
		<li>Sacar los electrodos de Au con pinzas. Retire la solución de los depósitos mediante una micropipeta.</li>
		<li>Set nuevos electrodos de Au en las presas con las pinzas. Llenar los depósitos con 4 mL de solución de NaOH mediante una micropipeta. Iniciar observaciones cuando la solución es equilibrada. Nota: Puede tomar unos minutos de tiempo de espera hasta que la convección natural se establece, que se puede juzgar por la observación del comportamiento de las partículas trazadoras.</li>
	</ol></li>
	<li>Sistemas de medición y configuración experimentales
	<ol>
<li>Establecer la velocidad de fotogramas y el tiempo de exposición de una cámara de alta velocidad metal-óxido-semiconductor complementario (CMOS) a 500 fps y 1 ms, respectivamente. Nota: Como se muestra en la figura 1, el dispositivo experimental se encuentra en la etapa de un microscopio conectado a una cámara CMOS de alta velocidad para grabar los movimientos de partículas. La vista se amplía en un 15 en el monitor con un objetivo X 100.</li>
		<li>Eliminar las posibles burbujas desde el canal insertando la punta de una micropipeta en el extremo del canal para empujar o jalar hacia fuera, antes de aplicar un potencial eléctrico.</li>
		<li>Externamente se aplica un potencial eléctrico de 2.2 V a los electrodos de Au diagonales. Al mismo tiempo vigilar las respuestas eléctricas mediante un potenciostato o una fuente de alimentación de CC con un multímetro digital. Nota: El valor de tensión se determina que el límite superior, evitando la electrólisis del agua que genera O2 y H2 burbujas en la solución.</li>
		<li>Registrar el comportamiento de las partículas trazadoras en el equipo.</li>
		<li>Medir una diferencia de potencial eléctrico entre ambos extremos del canal de flujo mediante el uso de electrodos de Au sonda y un multímetro digital para confirmar que el gradiente de la concentración de los iones provoca un flujo EHD38,39.</li>
		<li>Determinar el origen del sistema coordinado cartesiano en el centro del canal. Nota: La x- el eje está a lo largo de la dirección longitudinal de los canales de flujo y el y- y z-hachas están en las direcciones horizontales y verticales en la sección transversal del canal, respectivamente, como se muestra en la figura 2. El canal transparente de PDMS permite líquido fluye a visualizarse a lo largo del x-eje. La vista se centra en el plano xy en z = 0 mediante el control de la profundidad del foco. El flujo de datos es independiente de x en la sección de prueba excepto cerca de la entrada y salida del canal, y el punto de observación se encuentra en aproximadamente 0,75 mm aguas abajo desde el origen, tal que x = 0.75, y = 0 y z = 0 mm.</li>
		<li>Después de una sola medición (15 s), cortocircuitar los electrodos conectándolas entre sí con un plomo de 20 min hasta que la solución es equilibrada.</li>
		<li>A continuación, mover la totalidad de la solución a otro recipiente (por ejemplo, una botella de muestra de 10 mL) y agitar con una micropipeta.</li>
		<li>Verter la solución agitada en la cámara de nuevo utilizando una micropipeta al realizar iterativamente el experimento. Nota: Después de la observación, la velocidad de flujo EHD se evalúa mediante el uso de la partícula imagen velocimetry (PIV) método39, que se puede hacer usando el software apropiado para trazar el desplazamiento de las partículas y evaluar numéricamente la velocidad. Una explicación detallada de los métodos PIV y cómo utilizarlos se omite aquí porque análisis PIV han sido ampliamente utilizados y los procedimientos de cálculos dependen del software y sistema operativo que se utiliza.</li>
	</ol></li>
</ol>2. observación de flujos EHD inducida por el catión
<ol><li>
Desarrollo del dispositivo experimental
	<ol>
<li>Forma de sesgos electrodos de Au con una superficie de2 de 26 x 10 mm en la placa inferior según procedimientos similares a los descritos previamente en pasos 1.1.5 - 1.1.7.</li>
		<li>Farfulla de la frecuencia de radio, cubra una superficie de vidrio con Cr o Ti expuestos al plasma de Ar durante 2 min a 75 W y depositar una capa delgada de Au por 5 min a 75 w. Nota: Esta forma del electrodo está determinada para altamente concentrado de los campos eléctricos en la región más estrecha del canal. La proporción de la superficie del electrodo, cuya área de 10 x 10 mm2 se expone a un líquido, a la sección transversal del canal es idealmente 100: 1; Esta relación se predice para ser suficiente para soltar el potencial eléctrico en el canal por una gran cantidad de16.</li>
		<li>Una línea de plomo en un extremo de los electrodos de la soldadura usando un soldador.</li>
		<li>De una hoja de goma de silicona grande, cortar 2 compartimientos, cada uno de un 1 x 1 x 1 m m3 flujo canal situado entre depósitos de3 dos 10 x 10 x 1 mm, con un cuchillo quirúrgico (ver figura 3). Estas piezas pueden sustituirse por PDMS.</li>
		<li>Corte una membrana de intercambio catiónico con un espesor medio de 127 μm a 20 x 30 mm con un cúter o cuchillo quirúrgico, tal como se muestra en la figura 3.</li>
		<li>Ultrasonicate cada parte en agua pura durante 15 min mediante la aplicación de 100 w el.</li>
		<li>Insertar una membrana de intercambio catiónico entre las cámaras con pinzas, como se muestra en la figura 3. Esto separará 2 soluciones de electrolitos de diferentes concentraciones.</li>
		<li>Presione y selle la pila de los compartimientos y la membrana de intercambio catiónico con las placas de vidrio cuyas dimensiones son de 26 mm de ancho y 38 mm de largo.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Preparación de soluciones
	<ol>
<li>Preparar una dispersión de partículas de poliestireno de un diámetro promedio de 1.01 μm en un 1 x 10−2 mol/L tris (hidroximetil) aminometano etilendiaminotetracético ácido (Tris-EDTA) solución tampón, donde la proporción de volumen se ajusta a 1 x 10−2 vol %.</li>
		<li>Preparar una mezcla de 1 mol/L de KCl y 1 x 10−2 mol/L de Tris-EDTA.</li>
		<li>Inyectar la partícula de Tris-EDTA/poliestireno y las soluciones de Tris-EDTA/KCl en las cámaras inferiores y superiores, respectivamente, a través de agujas de jeringa insertan en las paredes laterales de las cámaras. Nota: La cantidad de las soluciones inyectadas en cada cámara es 210 μl.</li>
		<li>Esperar por cerca de 18 horas hasta que la solución es equilibrada como resultado de una difusión de los iones para la diferencia de concentración de iones entre las capas superiores e inferiores. Nota: En el proceso de difusión, K+ en la solución superior y H+ en la membrana deben penetrar la membrana primero y Cl− se espera que siga.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Sistemas de medición y configuración experimentales
	<ol>
<li>Ajuste el dispositivo experimental desarrollado en el paso 2.1 en la etapa del microscopio invertido a mano, como se muestra en la figura 3. Conecte el microscopio a una cámara de alta velocidad CMOS para controlar las trayectorias de los movimientos de la partícula y registrar los datos de observación en una computadora.</li>
		<li>Aplicar una diferencia de potencial eléctrico de 2 V para 6 s entre los dos electrodos utilizando un generador de funciones como fuente de energía.</li>
		<li>Para confirmar que transporte iónico induce corrientes de EHD, medir las corrientes iónicas simultáneamente utilizando un amperímetro40.</li>
		<li>Analizar las trayectorias registradas de las partículas de la partícula velocimetry (PTV) método39de seguimiento. Nota: Después de las observaciones, la velocidad de flujo EHD se evalúa por el método del PTV, que es posible mediante software apropiado, para rastrear el desplazamiento de las partículas y evaluar numéricamente la velocidad. Una explicación detallada de los métodos de PTV y cómo utilizarlos se omite aquí porque análisis de PTV han sido ampliamente utilizados y los procedimientos de los cómputos dependen del software y sistema operativo que está siendo utilizado.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

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<li>Doi, K., Yano, A., Kawano, S. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp5071538">Electrohydrodynamic flow through a 1 mm2 cross-section pore placed in an ion-exchange membrane.</a> The Journal of Physical Chemistry B. 119, 228-237 (2015).</li>
<li>Yano, A., Shirai, H., Imoto, M., Doi, K., Kawano, S. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.7567/JJAP.56.097201/meta">Concentration dependence of cation-induced electrohydrodynamic flow passing through an anion exchange membrane.</a> Japanese Journal of Applied Physics. 56, 097201(2017).</li>
<li>Nagura, R., Doi, K., Kawano, S. <a target="_blank" href="https://ieeexplore.ieee.org/document/8012171/">Characterisation of microparticle transport driven by ionic current conditions in electrically polarized aqueous solutions.</a> Micro & Nano Letters. 12, 526-531 (2017).</li>
<li>Doi, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nonequilibrium+ionic+response+of+biased+mechanically+controllable+break+junction+%28MCBJ%29+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Nonequilibrium ionic response of biased mechanically controllable break junction (MCBJ) electrodes.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 118, 3758-3765 (2014).</li>
</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

El propósito de este estudio fue separar cationes y aniones en soluciones acuosas en términos de distribución espacial y los números de transporte. Utilizando una membrana de intercambio aniónico, puede rectificarse el transporte de aniones y cationes en la membrana y en un canal de flujo que penetra en la membrana, respectivamente. Alternativamente, una membrana de intercambio de cationes que separa cielo y soluciones de concentración trabajó para generar soluciones eléctricamente polarizadas después de un tiempo de esp...

Recientemente, técnicas de control de flujo de líquido han atraído mucha atención debido a interés en las aplicaciones de micro - y utiliza dispositivos1,2,3,4,5, 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15. en soluciones polares como soluciones acuosas y líquidos iónicos, los iones y eléctricamente las partículas cargadas se suele llevar sobre cargas eléctricas en los flujos de líquido. El transporte de dichas partículas polarizadas proporciona una extensión de varias aplicaciones, tales como manipulación de una sola molécula6,10,11,13,14 , 15 , 16 , 17, ion diodo dispositivos12,18y flujo de líquido control de19,20,21,22. Flujo EHD ha sido un fenómeno aplicable para sistemas de control de flujo de líquido desde Stuetzer1,2 inventó la bomba de arrastre de iones. Melcher y Taylor3 publicó un importante artículo en el que también se revisó el marco teórico de flujo EHD y algunos experimentos destacados también fueron demostrados. Saville4 y sus compañeros de trabajo23,24 contribuyeron a la siguiente expansión de las tecnologías EHD en líquidos. Sin embargo, hubo algunas limitaciones para inducir flujos de líquido impulsados por fuerzas eléctricas, porque decenas de kV tienen que aplicarse en líquidos para inyectar cargas eléctricas en soluciones no polares, tales como los aceites, a polarizar los1,2 , 3. esto es una desventaja para soluciones acuosas debido a la electrólisis del agua que es inducida por un potencial eléctrico superior a 1.23 V cambia las características de las soluciones y hace las soluciones inestables.
En canales de micro y editoriales, cargas superficiales de las paredes del canal causan la concentración de counterions que efectivamente inducir flujo electroosmotic (EF) bajo campos eléctricos aplicados externamente25,26,27 ,28,29. Con EF, algunas técnicas bombeos líquidos han sido aplicados en soluciones acuosas, reducción de la tensión eléctrica30,31,32. Por otro lado, EF se limitan a ser generados en micro - y nanospaces en que las superficies se vuelven más dominantes que los volúmenes de líquido. Además, dependiendo del transporte de iones altamente concentrados muy cerca de la superficie de la pared, como en dobles capas eléctricas, el límite de deslizamiento sólo hace que el flujo de líquido, que puede no ser suficiente para que los gradientes de presión7, 8 , 22 , 26 , 27. afinar, como dimensiones de la canal y concentraciones de sal, es necesaria para las aplicaciones de EF. Por el contrario, EHD fluye por cuerpo fuerzas parecen estar disponibles para el transporte de masas y energías si las tensiones de uso pueden reducirse para evitar degradar solventes. Recientemente, algunos investigadores han sugerido aplicaciones de EHD flujos con bajas tensiones33,34,35,36. Aunque todavía no se han aplicado estas tecnologías, las fronteras se pretende ampliar.
En estudios anteriores, también se realizó un trabajo experimental y teórico EHD flujos en soluciones acuosas37,38,39,40. Se suponía que la rectificación de las vías de transporte de ion fue efectiva para generar soluciones eléctricamente cargadas que causan las fuerzas electrica bajo campos eléctricos. Mediante el uso de una membrana de intercambio iónico y un canal de flujo cruza la membrana, fuimos capaces de rectificar las corrientes iónicas. Cuando se aplica una membrana intercambiadora de aniones, cationes concentraron en el flujo de canal arrastró los solventes y desarrollado un EHD flujo37,38,39. Una diferencia en la movilidad de las especies del ion era un factor importante al separar las corrientes catiónicas y aniónicas. Membranas de intercambio iónico trabajaban con eficacia para modular la movilidad debido a la selectividad del ion. También se investigaron fenómenos de transporte de iones desde el punto de vista de la densidad de corriente iónica influenciado por campos eléctricos aplicados41. Estos estudios han sido fructíferos para desarrollar técnicas de manipulación de moléculas individuales, es decir, micro - y nanopartículas, cuyos movimientos son afectados fuertemente por las fluctuaciones térmicas11,16,17 . EF y EHE flujos deben ampliar la variedad de métodos de control de flujo preciso, así como gradientes de presión.
En este estudio, demostramos dos métodos de impulsión EHD flujos en soluciones acuosas. En primer lugar, se utiliza una solución de NaOH para un fluido de trabajo para conducir un flujo EHD37,38,39. Una membrana de intercambio aniónico separa el líquido en dos partes. Un canal de flujo de polidimetilsiloxano (PDMS) con una sección de 1 x 1 mm y una longitud de 3 mm penetra la membrana. Aplicando un potencial eléctrico de 2.2 V, se induce el transporte electroforético de OH− iones, H+y Na+a lo largo de los campos eléctricos. Una membrana de intercambio aniónico y un canal de flujo trabajarán eficazmente para separar las vías de transporte de iones, donde aniones dominante pasan a través de la membrana y cationes se concentran en el canal de flujo, aunque ambas especies generalmente se mueven en direcciones opuestas, mantener el electroneutrality. Por lo tanto, tal condición no causa una fuerza impulsora para flujos de líquido. Esta estructura es fundamental para generar un flujo EHD cuya velocidad alcanza del orden de 1 mm/s en el canal porque la alta concentración de cationes acelerados por campos eléctricos externos arrastrar las moléculas de solvente. EHD flujos son observados y registrados mediante un microscopio y una cámara de alta velocidad como se muestra en la figura 1. En segundo lugar, una diferencia de concentración entre dos fases líquidas separadas por una membrana de intercambio de iones causa una condición eléctricamente polarizada para generarse atravesando una membrana de intercambio iónico40. En este estudio, nos encontramos con la importancia de un considerable tiempo de espera para equilibrar la distribución de iones y un potencial eléctrico correspondiente, que causan condiciones preferibles aplicar a una fuerza del cuerpo en un líquido. Atravesar la membrana de intercambio iónico, se logra una condición débil polarizada. En tal condición, un externamente aplicado campo eléctrico induce transporte iónico direccional que genera una fuerza de cuerpo en un líquido, y como resultado, la transferencia de impulso de los iones en el solvente se desarrolla un flujo EHD.
Como se mencionó anteriormente, los dispositivos actuales tienen éxito en disminuir drásticamente la diferencia de tensión a pocos voltios, y por lo tanto este método es utilizable para soluciones acuosas, aunque los métodos de inyección de carga eléctrica convencional requieren decenas de kV y se limitan a una aplicación en soluciones no acuosas.

<table><tbody><tr><td>Sylgard 184</td><td>Dow Corning Corp.</td><td>3097366-0516, 3097358-1004</td><td>PDMS</td></tr><tr><td>Acetona</td><td>Wako Pure Chemical Industries, Ltd.</td><td>012-00343</td><td></td></tr><tr><td>Etanol</td><td>Wako Industrias Químicas Puras, Ltd.</td><td>054-00461</td><td></td></tr><tr><td>Solución de hidróxido de sodio 0,1 mol/L</td><td>Wako Pure Chemical Industries, Ltd.</td><td>196-02195</td><td></td></tr><tr><td>Cloruro de potasio</td><td>Wako Pure Chemical Industries, Ltd.</td><td>163-03545</td><td></td></tr><tr><td>Tampón Tris-EDTA 100x concentrado</td><td>Sigma-Aldrich Co. LLC.</td><td>T9285-10014L</td><td></td></tr><tr><td>2.93 &mu; m partícula de poliestireno</td><td>Merck KGaA</td><td>L300 Rouge</td><td>Tracer partícula</td></tr><tr><td>1.01 &mu; m partícula de poliestireno</td><td>Merck KGaA</td><td>K100(23716)</td><td>Partícula trazadora</td></tr><tr><td>Membrana de intercambio aniónico</td><td>ASTOM Corp.</td><td>Neosepta AHA</td><td></td></tr><tr><td>Oro (Au)</td><td>Furuuchi Chemical Corp.</td><td>AUT-13301X</td><td>Metal objetivo de pulverización catódica</td></tr><tr><td>Titanio</td><td>Furuuchi Chemical Corp.</td><td>TIT-72301X</td><td>Metal objetivo de pulverización catódica</td></tr><tr><td>Chromium</td><td>Furuuchi Chemical Corp.</td><td>CRT-24301X</td><td>Metal de pulverización catódica</td></tr><tr><td>Cámara CMOS de alta velocidad</td><td>Keyence Corp.</td>Microscopio <td>VW-600M</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Keyence Corp.</td><td>VW-9000</td><td></td></tr><tr><td>Registrador de datos</td><td>Keyence Corp.</td><td>NR-500, NR-HA08</td><td></td></tr><tr><td>Medidor de desplazamiento láser</td><td>Keyence Corp.</td><td>LK-G5000, LK-H008W</td><td></td></tr><tr><td>PIV y software PTV</td><td>DITECT Co. Ltd.</td><td>Flownizer 2D</td><td></td></tr><tr><td>Potenciostat</td><td>AMTEK Inc.&nbsp;</td>Microscopio invertido <td>VersaSTAT4</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Olympus Corp.</td>Cámara CMOS de alta velocidad <td>IX73</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Andor Technology Ltd.</td><td>Zyla 5.5 sCMOS Generador de</td><td></td></tr><tr><td>funciones</td><td>NF Corp.&nbsp;</td><td></td><td></td>WF1945B</tr><tr><td>Generador de funciones</td><td>NF Corp.&nbsp;</td><td>WF1973</td><td></td></tr><tr><td>Limpiador ultrasónico</td><td>AS ONE Corp.</td><td></td><td></td>AS22GTU</tr><tr><td>Bomba rotativa</td><td>ULVAC, Inc.</td><td>G-100S</td> Bomba rotativa <td>PDMS líquida de desgasificación</td></tr><tr><td>ULVAC</td><td>, Inc.</td><td>GLD-201A Pulverización</td><td>catódica&nbsp;</td></tr><tr><td>Bomba de difusión molecular</td><td>ULVAC, Inc.</td><td>VPC-400</td><td>Pulverización catódica</td></tr></tbody></table>

generación y control de electrohidrodinámicos flujos en soluciones acuosas electrolíticas

Generation and Control of Electrohydrodynamic Flows in Aqueous Electrolyte Solutions

Conducir electrohidrodinámicos (EHD) flujos en soluciones acuosas, separación de vías de transporte de catión y anión es esencial porque una fuerza dirigida cuerpo eléctrico tiene que ser inducido por movimientos iónicos en líquidos. Por el contrario, cargas positivas y negativas atraen, y electroneutrality se mantiene en todas partes en condiciones de equilibrio. Además, un aumento de un voltaje aplicado tiene que ser suprimida para evitar electrólisis del agua, que hace que las soluciones a ser inestable. Generalmente, pueden ser inducidos EHD flujos en soluciones no-acuosas aplicando voltajes extremadamente altos, como decenas de kV, inyectar cargas eléctricas. En este estudio, se introducen dos métodos para generar flujos EHD inducidos por la separación de carga eléctrica en soluciones acuosas, donde dos fases líquidas se separan por una membrana de intercambio iónico. Debido a una diferencia en la movilidad iónica en la membrana, polarización de concentración de iones es inducido entre ambos lados de la membrana. En este estudio, demostramos dos métodos. (i) la reducción de gradientes de concentración de iones ocurre a través de un canal de flujo que penetra una membrana de intercambio iónico, donde el transporte de las especies más lentas en la membrana selectivamente se convierte en dominante en el canal de flujo. Esto es un motor para generar un flujo EHD en el líquido. (ii) un largo tiempo de espera para la difusión de los iones pasan a través de la membrana de intercambio iónico permite la generación de un flujo de iones arrastrados por externamente aplicando un campo eléctrico. Los iones en un canal de flujo de un 1 x 1 mm2 de sección determinan la dirección del flujo del líquido, correspondientes a las vías de transporte electroforético. En ambos métodos, la diferencia de tensión eléctrica necesaria para una generación de flujo EHD se reduce drásticamente a cerca de 2 V por rectificación de las vías de transporte de iones.

Figura 4 (figura video) presenta un resultado representativo de una generación de flujo EHD, resultante de la rectificación de vías de transporte de iones y cationes altamente concentrados que induce un flujo de líquido en el canal, según el paso 1 del protocolo. La figura 5 muestra el resultado del análisis PIV, que datos de 20 puntos cerca del centro del canal (y = z = 0 mm) fueron hechas un promedio. En el ca...

La rectificación de las vías de transporte de iones es un método eficaz para generar flujos electrohidrodinámicos arrastra iones unidireccional. Colocando una membrana de intercambio iónico en un canal de flujo, un estado eléctricamente polarizado se genera y provoca un flujo líquido ser conducida cuando un campo eléctrico se aplica externamente.

Generación y Control de electrohidrodinámicos flujos en soluciones acuosas electrolíticas

To drive electrohydrodynamic (EHD) flows in aqueous solutions, the separation of cation and anion transport pathways is essential because a directed ...

Este método puede ayudar a responder preguntas clave en los campos de investigación micro y nano fluídica, como la eficacia con la que se transportan las fugas en espacios estrechos. La principal ventaja de esta técnica es que los cationes y aniones, cuyas vías de transporte se electrifican mediante el uso de una membrana de intercambio iónico, impulsan el flujo electrohidrodinámico. Ayoko Yano, profesora asistente de la Universidad de Gunma, que se graduó en nuestro laboratorio, y Fumika Nito, estudiante de doctorado de nuestro laboratorio, demostrarán los procedimientos.Primero, adhiera placas acrílicas en ambos extremos de un molde de PTFE con un adhesivo plástico, que hará ranuras en el depósito para asentar los electrodos de polarización. En un tubo de 50 mililitros, mezcle una base de elastómero de silicona en el agente de curado en una proporción de diez a uno. A continuación, coloque un PDMS líquido en un recipiente de vacío y desgasifique con una bomba rotativa.Retire el tubo del recipiente de vacío. Luego vierta el PDMS en un recipiente de plástico cúbico de 40 por 50 por 24 milímetros, para moldear la forma exterior del depósito y coloque el molde del depósito en él. Hor

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Generación y Control de electrohidrodinámicos flujos en soluciones acuosas electrolíticas

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