Integração de sistemas óptico e microfluídico para caracterização e monitoramento em tempo real de emulsões de água em óleo

Abstract

O problema central da pesquisa consiste em investigar alternativas que possibilitem medições rápidas, precisas, não invasivas e economicamente viáveis de microgotas em movimento dentro de microcanais. Essa abordagem busca superar as limitações dos métodos convencionais, oferecendo soluções mais acessíveis para atender às demandas científicas e industriais. Nesse contexto, é proposto o desenvolvimento de um dispositivo optofluídico de baixo custo, capaz de caracterizar e monitorar emulsões do tipo água-em-óleo com alta precisão. A metodologia abrange a modelagem do sistema utilizando o Autodesk Fusion 360, a simulação computacional no COMSOL Multiphysics®, a fabricação do dispositivo por meio de litografia suave e impressão 3D, além, da validação experimental do sistema. Os resultados obtidos demonstraram que o sistema desenvolvido é capaz de medir o tamanho das microgotas em tempo real, apresentando correlação satisfatória entre os dados ópticos e os valores obtidos por microscopia. A análise da formação das emulsões revelou que o controle das razões de fluxo permite a geração de gotas monodispersas, um fator importante para aplicações científicas e tecnológicas. Além disso, a utilização de lentes fabricadas, laser de baixo custo, sensores ópticos e dispositivos eletrônicos garantiu a viabilidade do dispositivo para medições confiáveis. Entre as contribuições desta pesquisa, destacam-se a utilização de um processo de fabricação acessível e replicável, permitindo que o dispositivo seja produzido com maior viabilidade econômica. Além disso, a proposta apresenta potencial para aplicações em diagnósticos biomédicos, controle de qualidade industrial e engenharia de materiais.