Os engenheiros da North Carolina State University utilizaram o vácuo para criar um sistema mais eficiente método mãos-livres para preencher microcanais complexos com metal líquido. Seu trabalho aborda duas das dificuldades mais comuns na criação de microcanais preenchidos com metal líquido e pode permitir o uso mais amplo de metais líquidos em aplicações eletrônicas e microfluídicas.

Metais líquidos são promissores como macios, componentes elétricos extensíveis, como antenas, circuitos, eletrodos e fios. Essas aplicações muitas vezes requerem a capacidade de padronizar o metal líquido em formas diferentes e às vezes complicadas em escalas menores que 100 mícrons, ou a largura de um cabelo humano. Isso é feito empurrando o metal líquido para dentro dos microcanais - pequenos, oco, estruturas semelhantes a tubos em um material de elastômero flexível. O método mais comum para criar esses padrões é a injeção, que empurra o metal para os canais por meio de um pequeno orifício, ou entrada.

Contudo, injeção tem duas desvantagens específicas. Primeiro, a pressão necessária para empurrar o metal para o microcanal pode causar a ruptura e vazamento dos canais. Segundo, para preencher completamente o canal, o ar preso nele deve ter um meio de escapar. Isso significa que cada canal deve ter duas aberturas - uma entrada e uma saída - que ocupam espaço adicional e podem causar deformação do microcanal no local de saída.

"Utilizar o vácuo nos permite resolver esses dois problemas, "diz Michael Dickey, professor de engenharia química e biomolecular na NC State e autor correspondente de um artigo que descreve o trabalho. "Colocamos uma gota de metal líquido no topo da entrada e expomos o elastômero ao vácuo. O ar escapa do microcanal através da gota de metal líquido que cobre a entrada, ou através das paredes dos próprios canais. Quando o elastômero é exposto à atmosfera novamente, o metal é empurrado para os microcanais. "

Para testar a eficácia da abordagem, Dickey e sua equipe criaram um "labirinto" de microcanais dentro de poli (dimetilsiloxano), ou PDMS, um elastômero de silício comumente usado em aplicações microfluídicas. Os microcanais tinham 100 mícrons de largura e 50 mícrons de altura, com pequenas seções transversais, numerosos ramos, e muitos becos sem saída. A pequena escala e o espaço limitado significavam que havia apenas uma entrada e nenhum espaço para perfurar saídas para o ar escapar. Em seguida, eles colocaram uma gota do metal líquido EGain, uma mistura de gálio e índio, no topo da entrada e exposta ao vácuo.

"Usando o vácuo, descobrimos que os canais completamente preenchidos com menos defeitos em comparação com o método de injeção, e sem a necessidade de qualquer ponto de venda, "diz Dickey.

O papel, "Preenchimento a vácuo de microcanais complexos com metal líquido, " aparece em Lab on a Chip .