A novel magnet-actuated droplet manipulation platform using a floating ferrofluid film.
A novel magnet-actuated droplet manipulation platform using a floating ferrofluid film.
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一种使用浮动铁磁流体薄膜的新型磁驱动液滴操纵平台。
DOI：
10.1038/s41598-017-15964-8
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发表时间：
2017-11-16
影响因子：
4.6
通讯作者：
Li G
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yang C;Li G
在本文中，我们提出了一种新的，但通用的磁致动平台液滴操纵，它使用的磁流体薄膜浮在液体表面的磁致动器。与传统的磁性液滴操作相比，该平台可以在不对液滴进行磁性功能化的情况下处理液滴。由于油基铁磁流体和水的不相容性，期望被操纵的液滴可以在表面张力的作用下稳定地停留在浮动铁磁流体膜（FFF）的表面上，从而为磁驱动液滴操纵提供可能性。这种浮动的磁响应液体膜不仅为主动2D液滴操纵提供了开放表面，而且还能够在3D空间中进行复杂的液滴操纵。使用FFF，我们证明了一个“全空间”的液滴操作，包括液滴运输/聚结以上FFF（即在空气中），液滴运输/聚结上FFF和液滴封装/下FFF（即在液体中）的释放。此外，我们还研究了磁场强度、磁流体浓度、液滴体积和FFF厚度对液滴运动学的影响。通过微调这些操作条件，FFF策略可以比传统液滴系统享有更多的操作自由度，从而允许更通用的液体处理。
In this paper, we propose a novel but versatile magnet-actuated platform for droplet manipulation, which uses a ferrofluid film floating on a liquid surface as magnetic actuator. In contrast to the traditional magnetic droplet manipulation, this platform can handle droplets without magnetically functionalizing them. Due to the immiscibility of the oil-based ferrofluid and water, the droplets desired to be manipulated can stably rest on the surface of the floating ferrofluid film (FFF) under the action of surface tension, thereby offering possibilities for magnetically-driven droplet manipulations. Such a floating, magnetically responsive liquid film not only offers an open surface for active 2D droplet manipulation, but also enables complex droplet manipulations in 3D space. Using FFF, we demonstrate a “full-space” droplet manipulation, including droplet transport/coalescence above FFF (i.e. in air), droplet transport/coalescence on FFF and droplet encapsulation/release under FFF (i.e. in liquid). Furthermore, we investigated the effects of the magnetic field intensity, the ferrofluid concentration, the droplet volume, and the FFF thickness on droplet kinematics. By finely tuning these operating conditions, the FFF strategy can enjoy more operational latitude than traditional droplet systems, thus allowing more versatile liquid handling.
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