Новости науки 18.02.02. Магнитный микросепаратор.

Магнитная фильтрация применяется как в крупномасштабных промышленных системах для сепарации горных пород, так и в биотехнологических микросистемах. Недавно сотрудники Гарвардского университета разработали микросистему для очистки воды от магнитных частиц размером несколько микрон.

Рис. 1. Изображение никелевых столбиков (a,b) и столбика с собранными микрочастицами (c), полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии.

Достоинства метода магнитной фильтрации - высокая степень очистки от магнитных частиц, малый перепад давления на фильтре, удаление мелких (менее 1 мкм) и мягких частиц, забивающих обычные фильтры, и возможность выводить захваченные частицы без разборки фильтра. Разработанная сотрудниками факультета химии и химической биологии Гарвардского университета жидкостная микросистема содержит в проточном канале магнитный фильтр в виде двумерной матрицы никелевых стержней диаметром 15 мкм, изготовленных с помощью фотолитографии и электроосаждения никеля. Авторы использовали пуансон из полидиметилсилоксана толщиной порядка 1 мм. С помощью него матрица тонких каналов штампуется в слое полиуретана толщиной порядка 7 мкм на кремниевой подложке с подслоем из Ti (50 A)/Au(500 A), полиуретан затвердевает при УФ облучении в течение 1 часа, а затем проводится электроосаждение никеля и полиуретан удаляется в смеси CH₂Cl₂:CH₃OH:NH₃/H₂O (30% по весу водный раствор аммония) в соотношении 100:25:3. Во внешнем магнитном поле около стержней образуются сильные градиенты магнитного поля, что позволяет легко захватывать магнитные частицы с размером порядка 4 - 5 мкм.

На рисунке показан вид никелевых столбиков столбиков (a,b) и собранных магнитных частиц с диаметром 4.5 мкм (c). Скорость протока воды в канале в эксперименте составляла 2 мкл/мин, концентрация частиц порядка 10⁴ шт/мл. При сохранении потока и снятии внешнего магнитного поля частицы освобождались. Система, работающая на таком принципе, может также разделять группы частиц, отличающиеся своими магнитными свойствами. В целях усовершенствования системы авторы разрабатывают встроенный источник магнитного поля взамен использованного в эксперименте внешнего.

перейти к началу страницы