Forskare har utvecklat en ny metod för att skapa mikrokapslar, som är små droppar omgivna av ett fast skal. Tekniken kan användas för att tillverka mikrokapslar som svarar på förändringar i pH, som är användbara för applikationer som anti-korrosionsbeläggningar.

Studien "Fabrikation av pH-känsliga monodispersa mikrokapslar med gränssnittsspänning av oblandbara faser" publicerades i tidskriften Mjuk materia .

"Det finns ett antal sätt som har använts för att göra mikrokapslar, sa Nancy Sottos, en Maybelle Leland Swanlund ordförande och chef för institutionen för materialvetenskap och teknik vid University of Illinois i Urbana-Champaign. "Dock, dessa metoder är tråkiga, långsam, och de täpper till enheterna. Dessutom, kapslarna är inte lika stora."

Den nya tekniken, utvecklad av medlemmar i Autonomous Materials Systems Group vid Beckman Institute for Advanced Science and Technology, innebär att man använder emulsionsmallar för att tillverka mikrokapslarna. "Det är som att göra en salladsdressing. Du blandar långsamt i oljan i vattnet. Ju snabbare du blandar, desto mindre droppar. Sedan bildar du en skalvägg runt emulsionsdropparna." sa Sottos, vem är AMS-gruppens ledare.

Forskarna använde en nål som innehåller kapillärrör inuti den. Den flytande kärnan i mikrokapseln kommer in genom ett centralt rör och skalmaterialet kommer genom ett yttre rör. Nålen vibrerar jämnt över vattenytan. När nålen korsar ytan, dropparna lossnar från kapillärrören, bildar emulsionsdroppar med jämn storlek för mikrokapslar.

"Denna teknik ger dig kontroll över skalets tjocklek, kärnvolymen, och den totala storleken på kapseln, " sa Dhawal Thakare, en doktorand i AMS-gruppen. "Vår teknik är enkel och kan monteras mycket enkelt i en labbmiljö."

Genom att använda denna teknik, forskarna har gjort pH-känsliga kapslar som kan gå sönder när det sker en pH-förändring i miljön. "Drogtillförsel använder ofta pH-förändringar för att frigöra kapselinnehållet. Vi var intresserade av att använda dem för att kapsla in korrosionsskyddsmedel, " sa Sottos. "När pH ändras, mikrokapslarna öppnar sig och släpper de anti-frätande medlen."

"Även om tekniken ger dig exakt kontroll över mikrokapslarna, det är svårt att göra kapslar som är väldigt små. En annan nackdel är att du för in vätska genom kapillärer. När vätskans viskositet ökar, trycket ökar, och det finns större chanser att inte uppnå ett obehindrat flöde, " sa Thakare.

Forskarna är intresserade av att utöka utbudet av material som de kan kapsla in och förbättra tekniken så att de kan göra mindre mikrokapslar.