Séparation de particules microniques par focalisation hydrodynamique

Micronic particles separation by hydrodynamic focusing method

Laboratoire de Physique et Mécanique des milieux Hétérogènes (UMR 7636), 10 rue Vauquelin, 75231 Paris Cedex 05, France

Auteur de correspondance : pascal@pmmh.espci.fr

Reçu : 6 Octobre 2003
Accepté : 8 Janvier 2004

Résumé

La séparation de particules de taille micronique par la technique dite de SPLITT a mis en évidence des effets de migrations transverses non spécifiques, qui limitent l'efficacité de cette séparation dans le cas d'un mélange de plusieurs espèces. Des expériences en micropesanteur ont montré le rôle important joué par la diffusion hydrodynamique induite par cisaillement dans cette migration anormale. Une nouvelle cellule a donc été mise au point : les particules sont injectées au centre du canal dans l'épaisseur de la cellule et peuvent être focalisées dans n'importe quelle position dans l'épaisseur. La focalisation hydrodynamique ainsi contrôlée permet d'éloigner les particules des parois, où le cisaillement est maximal, afin de minimiser les effets des forces de portance et de diffusion. Les premiers tests de séparation binaire réalisés avec cette cellule de focalisation sont très encourageants puisqu'ils montrent une augmentation notable de l'efficacité, en termes de pureté des échantillons, comparée à celle obtenue avec la cellule de SPLITT.

Abstract

Sorting of micron size particles by the SPLITT fractionation technique shows a non specific transversal migration, which is detrimental to separation efficiency of mixtures of different species. Experiments in microgravity showed that the shear-induced hydrodynamic diffusion plays an important role in this unexpected migration. Thus, a new cell has been built: particles are injected at the centre part of the channel and can be focused anywhere in the channel thickness. This controlled hydrodynamic focusing allows taking particles away from the walls where the shear rate is maximum, in order to minimize lift force and shear diffusion effects. The first binary separation tests using this hydrodynamic focusing device are very promising since they show an appreciable improvement on separation efficiency compared to that obtained by using a usual SPLITT channel.