Но сверхтонкая силиконовая мембрана, разработанная в Университете Рочестера, теперь может позволить значительно уменьшить размер источника питания, открыв путь для диагностических устройств размером с кредитную карту.«До сих пор электроосмотические насосы должны были работать при очень высоком напряжении — около 10 киловольт», — сказал Джеймс МакГрат, доцент кафедры биомедицинской инженерии. «Наше устройство работает в диапазоне четверти вольта, что означает, что оно может быть интегрировано в устройства и работать от небольших батареек».На этой неделе исследовательская работа МакГрата публикуется в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.МакГрат и его команда используют мембраны из пористого нанокристаллического кремния (pnc-Si), которые являются микроскопически тонкими — требуется более тысячи, сложенных друг на друга, чтобы равняться ширине человеческого волоса.
И это то, что позволяет создать систему низкого напряжения.Между двумя электродами необходимо разместить пористую мембрану, чтобы создать так называемый электроосмотический поток, который возникает, когда электрическое поле взаимодействует с ионами на заряженной поверхности, заставляя жидкости перемещаться по каналам.
Мембраны, ранее использовавшиеся в EOP, привели к значительному падению напряжения между электродами, что вынудило инженеров начать с громоздких источников питания высокого напряжения. Тонкие кремниевые мембраны pnc позволяют размещать электроды намного ближе друг к другу, создавая гораздо более сильное электрическое поле с гораздо меньшим падением напряжения. В результате требуется меньший источник энергии.«До сих пор не все, что связано с миниатюрными насосами, было миниатюрным», — сказал МакГрат. «Наше устройство открывает двери для огромного числа приложений».
Было высказано предположение, что наряду с медицинскими приложениями EOP можно использовать для охлаждения электронных устройств. По мере того, как электронные устройства становятся меньше, компоненты упаковываются более плотно, что упрощает перегрев устройств. С миниатюрными блоками питания можно будет использовать EOP для охлаждения ноутбуков и других портативных электронных устройств.
МакГрат сказал, что у кремниевых мембран есть еще одно преимущество. «Благодаря масштабируемым методам изготовления нанокристаллические кремниевые мембраны недороги в изготовлении и могут быть легко интегрированы в микрожидкостные чипы на основе кремния или кремнезема».