Nanotecnologia – Laboratório de escoamento de partículas hidrodinâmicas

Software de modelagem numérica calcula o comportamento de fluidos em microdispositivos para o desenvolvimento de Labs-on-a-chip

O transporte controlado de pequenas quantidades de fluidos é essencial para o desenvolvimento dos chamados Lab-on-a-chip (LOC), que são laboratórios químicos em miniatura cada vez mais utilizados para substituir equipamentos analíticos em áreas como química, farmácia e biologia. No entanto, ainda não existe uma metodologia para calcular o comportamento dos fluidos em microdispositivos, equipamentos fundamentais no transporte controlado e preciso dessas substâncias. 

Para implantar um modelo numérico capaz de realizar estes cálculos, foi criado na Unicamp o software Nanotecnologia – Laboratório de escoamento de partículas hidrodinâmicas (Nano-LEPH). O programa utiliza o método sem malha Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) para simulação 2D de problemas de escoamento de fluidos em microdispositivos e LOC’s, incluindo fenômenos como superfície livre, tensão superficial, multiface, capilaridade e molhabilidade para problemas com interação líquido-líquido, líquido-gás e fluido estrutura. 

Entre os principais estudos desenvolvidos com o Nano-LEPH está a formação e o escoamento de fluidos multifásicos, como emulsões e gotículas em microcanais e microcavidades, a implementação em dispositivos ativos como microválvulas e microbombas peristálticas, bem como estudos para microdispositivos funcionais, como os fabricados no CCS-Nano. Como resultado, ele representa uma ferramenta interessante para os mercados específicos de gerenciamento, projeto, otimização e fabricação. 

Além disso, o Nano-LEPH também pode ser utilizado como uma introdução mais acessível para a compreensão do algoritmo proposto e dos fenômenos e casos de microfluídica, o que o torna um simulador apropriado para o público acadêmico.  Para tanto, basta ter acesso a computadores de configuração intermediária, que são de fácil disponibilidade no mercado brasileiro, não sendo necessária a compra de recursos de códigos ou softwares com licença comercial, por se tratar de um software livre e de código aberto.