Bomba electroosmótica: Enfoques innovadores para la propulsión microfluídica en nanotecnología

Por Fouad Sabry

Bomba electroosmótica-aprenda sobre los principios y aplicaciones fundamentales de las bombas electroosmóticas, fundamentales en los sistemas microfluídicos.

Corriente de flujo-comprenda la dinámica de las corrientes de flujo y su impacto en el flujo electroosmótico en diferentes configuraciones.

Microfluídica abierta-explore los diseños microfluídicos abiertos, lo que permite una fácil manipulación de fluidos en dispositivos para una amplia gama de aplicaciones.

BioMEMS-Obtenga información sobre la tecnología BioMEMS y sus aplicaciones en la creación de microsistemas para usos biológicos y médicos.

Enfoque de flujo-Descubra las técnicas de enfoque de flujo, que son esenciales para generar gotas uniformes en dispositivos microfluídicos.

Organonachip-Adéntrese en el mundo de vanguardia de la tecnología organonachip, que revoluciona la investigación biomédica y las pruebas de fármacos.

Movimiento colectivo-Comprenda el fascinante fenómeno del movimiento colectivo en partículas autopropulsadas y sus implicaciones para las tecnologías nanomotoras.

Intestino en chip-Explore el potencial de los sistemas de intestino en chip para simular funciones gastrointestinales para la medicina personalizada.

Micromotor-Investigue el papel de los micromotores en los sistemas microfluídicos, que actúan como fuerza impulsora para la manipulación de fluidos en diversos entornos.

Celdas de combustible sin membrana-Examine el papel de las celdas de combustible sin membrana en la generación de energía para dispositivos microfluídicos, una parte esencial de las soluciones energéticas.

Electrohidrodinámica-comprenda los principios de la electrohidrodinámica y su aplicación en la manipulación de fluidos mediante campos eléctricos.

Electrohumectación-descubra el proceso de electrohumectación, que permite un control preciso de las gotas de líquido en superficies para tecnologías de labonachip.

Electroósmosis-descubra la ciencia detallada de la electroósmosis y sus aplicaciones en el bombeo de fluidos a través de medios porosos.

Microfluídica basada en papel-explore el uso innovador del papel en aplicaciones de microfluídicas, que ofrece una solución asequible para dispositivos de diagnóstico.

Microbomba-aprenda sobre las tecnologías de microbombas y su papel en el movimiento de fluidos a través de sistemas de microfluídicas con alta precisión.

Nanomotor-sumérjase en el mundo de los nanomotores, motores pequeños pero potentes que impulsan avances en varios campos, incluida la robótica y las tecnologías médicas.

Agrupamiento de partículas autopropulsadas-estudie cómo las partículas autopropulsadas pueden formar agrupaciones, un fenómeno con amplias implicaciones para la nanotecnología.

Microfluídica-Explore la ciencia detrás de los dispositivos microfluídicos, sistemas que manipulan pequeñas cantidades de fluidos para la investigación biomédica, química y ambiental.

Amit Agrawal-Investigue las contribuciones de Amit Agrawal en el campo, comprenda su trabajo y su importancia en el avance de las tecnologías electroosmóticas.

Micronadador-Aprenda sobre los micronadadores, su diseño y función, y cómo imitan los sistemas biológicos para lograr movimiento a nivel microscópico.

Microfluídica basada en gotas-Descubra la mecánica detrás de la microfluídica basada en gotas, crucial para aplicaciones en diagnóstico, administración de medicamentos y más.

• Idioma: Español
• Editorial: Mil Millones De Conocimientos [Spanish]
• Fecha de lanzamiento: 8 mar 2025

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Capítulo 1 :Bomba electroosmótica

A través de la utilización de un campo eléctrico, se utiliza una bomba electroosmótica con el propósito de generar flujo o presión. Una de las aplicaciones de esto es la eliminación del agua líquida de inundación de los canales y capas de difusión de gases, así como la hidratación directa de la membrana de intercambio de protones en el ensamblaje de electrodos de membrana (MEA) de las celdas de combustible que utilizan membranas de intercambio de protones. Además, las bombas electroosmóticas han atraído mucha atención debido al hecho de que tienen el potencial de ser utilizadas en canales microfluídicos, sistemas de laboratorio en un chip e ingeniería biomédica.

El mecanismo de bombeo de las bombas electroosmóticas es generado por un campo eléctrico externo que se aplica sobre una doble capa eléctrica (EDL). Este mecanismo genera altas presiones (por ejemplo, más de 340 atm (34 MPa) a potenciales aplicados de 12 kV) y altos caudales (por ejemplo, 40 ml/min a 100 V en una estructura de bombeo de menos de 1 cm3 de volumen). Las bombas electroosmóticas se fabrican a partir de nanoesferas de sílice o vidrio poroso hidrófilo. Las bombas de oxígeno (EO) de ingeniería son de tamaño pequeño, no tienen elementos móviles y se adaptan bien al diseño de la pila de combustible. Mediante el uso de la bomba EO, la carga parásita de la gestión del agua en las pilas de combustible podría reducirse del veinte por ciento al cinco por ciento de la energía de la pila de combustible.

Cuando muchas bombas electroosmóticas normales están dispuestas en serie o en paralelo, respectivamente, es posible alcanzar altas presiones o altos caudales.

Utilizando vidrio sinterizado o membranas de polímeros microporosos con la química de superficie adecuada, es posible desarrollar bombas basadas en medios porosos.

Las bombas electroosmóticas que son planas y poco profundas se construyen utilizando microcanales paralelos que son poco profundos.

También existe la posibilidad de inducir efectos electroosmóticos sin la presencia de campos externos para impulsar el movimiento a escala micrométrica. A través de la aplicación de esta técnica, se ha demostrado que los parches bimetálicos de oro/plata son capaces de producir un bombeo de fluido local cuando se agrega peróxido de hidrógeno a la solución. Las partículas de fosfato de plata, que se pueden ajustar para generar un comportamiento de fuegos artificiales reversible, entre otras cualidades, tienen la capacidad de causar un movimiento que está relacionado con este movimiento utilizando sus atributos. Como resultado de la difusioósmosis electrolítica autogenerada, los micromotores de dióxido de titanio (TiO2) mostraron un comportamiento de enjambre independientemente de si había combustibles adicionales presentes o