Browsing by Author "Neves, Lucas Boniatti"
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- Optimization of parameters for modifying surface wettability and thermal conductiv- ity of PDMSPublication . Neves, Lucas Boniatti; Ribeiro, J.E.; Barbosa, Luiz Gustavo de Moura da SilvaO polidimetilsiloxano (PDMS) tem atraído significativa atenção em diversas áreas devido às suas excelentes propriedades, mas sua hidrofobicidade inerente apresenta desafios em aplicações que exigem controle da molhabilidade. Este estudo fornece uma visão abrangente das principais estratégias para modificar a molhabilidade das superfícies de PDMS, focando nos métodos tradicionais e seu impacto no ângulo de contato e outras características relacionadas. Quatro técnicas principais foram estudadas, sendo elas o tratamento com plasma de oxigênio, a adição de surfactantes, o tratamento com UV-ozônio e a incorporação de nanomateriais, sendo a aplicada neste estudo a adição de surfactantes. Esses métodos são escolhidos entre os demais devido a sua ampla disponibilidade de literatura, menor complexidade e custo-benefício em comparação com técnicas mais novas. O tratamento com plasma de oxigênio melhora a hidrofilicidade do PDMS ao introduzir grupos funcionais polares através da oxidação. A adição de surfactantes possui uma abordagem versátil para alterar a molhabilidade, sendo a escolha e a concentração dos surfactantes fundamentais para obter as propriedades desejadas da superfície. O tratamento com UV-ozônio aumenta com eficácia a energia da superfície por meio da indução de oxidação e geração de grupos funcionais hidrofílicos. A incorporação de nanomateriais nas matrizes de PDMS possibilita modificações promissoras na molhabilidade, permitindo propriedades de superfície que são ajustáveis através da dispersão controlada e interações interfaciais. Os efeitos das nanopartículas e dos nanotubos melhoram significativamente o com- portamento de molhamento e a energia da superfície. Adicionalmente, esse estudo aborda os desafios da recuperação hidrofóbica no PDMS, especialmente considerável para dispositivos microfluídicos comerciais que se tem a exigência do armazenamento e distribuição prolongados. Um estudo comparando três surfactantes não iônicos (Triton X-100, Brij L4 (BL4) e Polietileno Óxido (PEO)) apresenta que a seleção de surfactantes deve considerar a eficiência, estabilidade e durabilidade do comportamento hidrofílico. Diversos tipos e concentrações de surfactantes e a suas temperaturas de cura foram testados, revelando que 2,5% de PEO curado a 80°C atingiu um ângulo de contato de 12,8° imediatamente após a cura. Análises de condutividade térmica indicaram que 0,5% de TX-100 a 80°C era ideal inicialmente, enquanto 2,5% de BL4 a 25°C apresentou melhor desempenho após três semanas. Análises estatísticas, incluindo o método Taguchi e a Análise Relacional de Grey, validam ainda mais a influência de vários parâmetros na molhabilidade e condutividade térmica.
- Recent Advances of PDMS In Vitro Biomodels for Flow Visualizations and Measurements: From Macro to Nanoscale ApplicationsPublication . Souza, Andrews; Nobrega, Glauco; Neves, Lucas Boniatti; Barbosa, Filipe; Ribeiro, J.E.; Ferrera, Conrado; Lima, Rui A.Polydimethylsiloxane (PDMS) has become a popular material in microfluidic and macroscale in vitro models due to its elastomeric properties and versatility. PDMS-based biomodels are widely used in blood flow studies, offering a platform for improving flow models and validating numerical simulations. This review highlights recent advances in bioflow studies conducted using both PDMS microfluidic devices and macroscale biomodels, particularly in replicating physiological environments. PDMS microchannels are used in studies of blood cell deformation under confined conditions, demonstrating the potential to distinguish between healthy and diseased cells. PDMS also plays a critical role in fabricating arterial models from real medical images, including pathological conditions such as aneurysms. Cutting-edge applications, such as nanofluid hemodynamic studies and nanoparticle drug delivery in organ-on-a-chip platforms, represent the latest developments in PDMS research. In addition to these applications, this review critically discusses PDMS properties, fabrication methods, and its expanding role in micro- and nanoscale flow studies.
- A Review of Methods to Modify the PDMS Surface Wettability and Their ApplicationsPublication . Neves, Lucas Boniatti; Afonso, Inês Santos; Nobrega, Glauco; Barbosa, Luiz G.; Lima, Rui A.; Ribeiro, J.E.Polydimethylsiloxane (PDMS) has attracted great attention in various fields due to its excellent properties, but its inherent hydrophobicity presents challenges in many applications that require controlled wettability. The purpose of this review is to provide a comprehensive overview of some key strategies for modifying the wettability of PDMS surfaces by providing the main traditional methods for this modification and the results of altering the contact angle and other characteristics associated with this property. Four main technologies are discussed, namely, oxygen plasma treatment, surfactant addition, UV-ozone treatment, and the incorporation of nanomaterials, as these traditional methods are commonly selected due to the greater availability of information, their lower complexity compared to the new techniques, and the lower cost associated with them. Oxygen plasma treatment is a widely used method for improving the hydrophilicity of PDMS surfaces by introducing polar functional groups through oxidation reactions. The addition of surfactants provides a versatile method for altering the wettability of PDMS, where the selection and concentration of the surfactant play an important role in achieving the desired surface properties. UV-ozone treatment is an effective method for increasing the surface energy of PDMS, inducing oxidation, and generating hydrophilic functional groups. Furthermore, the incorporation of nanomaterials into PDMS matrices represents a promising route for modifying wettability, providing adjustable surface properties through controlled dispersion and interfacial interactions. The synergistic effect of nanomaterials, such as nanoparticles and nanotubes, helps to improve wetting behaviour and surface energy. The present review discusses recent advances of each technique and highlights their underlying mechanisms, advantages, and limitations. Additionally, promising trends and future prospects for surface modification of PDMS are discussed, and the importance of tailoring wettability for applications ranging from microfluidics to biomedical devices is highlighted. Traditional methods are often chosen to modify the wettability of the PDMS surface because they have more information available in the literature, are less complex than new techniques, and are also less expensive.