Dans une étude publié dans Appareil a présenté une nouvelle pince électrostatique auto-alimentée qui offre une accumulation et une adaptabilité supérieures des charges triboélectriques, permettant une flexibilité et une adaptabilité sans précédent pour la manipulation d’objets dans divers scénarios de travail. L’équipe de recherche était dirigée par le Dr Du Xuemin de l’Institut de technologie avancée de Shenzhen (SIAT) de l’Académie chinoise des sciences
La capacité à manipuler des objets à l’aide de pinces physiques est essentielle dans des domaines tels que la physique, la chimie et la biologie. Cependant, les pinces conventionnelles nécessitent souvent des réseaux d’électrodes complexes et des sources d’alimentation externes, ont des capacités de génération de charge limitées ou produisent des augmentations de température indésirables.
La pince électrostatique auto-alimentée (SET) nouvellement proposée comprend une électrode auto-alimentée (SE) à base de polyfluorure de vinylidène trifluoroéthylène (P(VDF-TrFE)) qui génère une densité de charge de surface importante et réglable grâce à l’effet triboélectrique, ainsi qu’un substrat diélectrique qui fonctionne à la fois comme un matériau de compteur tribo et une plate-forme de support, et une surface glissante pour réduire la résistance et l’encrassement biologique lors de la manipulation d’objets.
Grâce à sa conception innovante, le SET peut produire rapidement une densité de charge triboélectrique pouvant atteindre ~40 nC cm-2 en quelques secondes lorsque le SE glisse le long du substrat du compteur triboélectrique. Sa capacité de production de charge triboélectrique robuste a montré une stabilité remarquable même après 1 000 cycles de glissement aller-retour, et la densité de charge élevée accumulée sur le SE est restée stable pendant plus de cinq heures à température ambiante avec une humidité relative pouvant atteindre 50 %.
« L’innovation du SET réside dans la conception rationnelle de l’électrode auto-alimentée (SE) à base de P(VDF-TrFE) avec la capacité unique d’accumulation rapide et de réglage facile des charges triboélectriques lors de la triboélectrification par glissement, créant ainsi une force motrice robuste sur l’objet ciblé », a déclaré le Dr Du.
Les chercheurs ont démontré que le SET permet une manipulation précise d’objets de matériaux divers, notamment des bulles, des billes solides et des gouttelettes de liquide, avec une vitesse supérieure de 353 mm s-1. Notamment, le SET est adaptable aux plates-formes ouvertes à fermées, aux objets simples à multiples et aux surfaces bidimensionnelles à tridimensionnelles, étendant ainsi ses applications à la division des gouttelettes, à la fusion des gouttelettes, aux robots à gouttelettes, à l’assemblage de cellules et à la microfluidique sans pompe.
En éliminant le besoin de réseaux d’électrodes complexes, de sources d’alimentation externes et de production de chaleur, le SET a le potentiel de révolutionner les pinces et la microfluidique dans la prochaine génération de technologie.
Plus d’information:
Cong Liu et al, Pince électrostatique auto-alimentée pour la manipulation adaptative d’objets, Appareil (2024). DOI : 10.1016/j.device.2024.100465