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Study on Capillary Phenomena of Immiscible Fluids towards Autonomously Driven Droplet Microfluidics

自主驱动液滴微流控不混溶流体的毛细管现象研究

基本信息

批准号：
20J00716
负责人：
矢菅浩規
金额：
$ 3.08万
依托单位：
Ochanomizu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2022年度は、前年度に確認された理論式からのずれを低減するためデバイス製作方法の改良を行うとともに、ずれの原因に関する考察を行った。まず、開毛管デバイスの製作方法の検討を行った。前年度まで、モールディングによる開毛管の製作を行ってきたが、この方法では、鋳型へのディップコーティング時にシリコーンレジンが過剰に堆積することにより開毛管末端での寸法誤差が生じた。そこで、2022年度は、鋳型に溶液の排出口を設けシリコーンレジンの過剰な堆積を防ぐ方法を提案した。結果として、溶液が適切に排出され寸法誤差が小さくなることを確認した。続いて、製作した開毛管を用いて実験を行い、取得したデータをもとに理論からのずれの考察を行った。ずれの傾向として、高粘度の油を使用する、または表面張力が低い水溶液を使用する場合で、ずれが大きくなることがわかった。今回、理論の構築の上で、開毛管内のみの粘性散逸を考慮しているが、実際には流入口付近の油の粘性散逸も関わっているため、高粘度の油で理論からのずれが大きくなったと考えられる。また、水溶液の表面張力が低い場合、水溶液から油への置換が起こりづらく、壁面でのStick-Slip現象の影響が大きくなったと考えられる。また、油中に蛍光色素を含ませて実験を行い、これまでの光学観察で検出されていたメニスカスに先行する薄膜（Precursor film）の存在を確認した。こちらに関しては、異なる粘度のオイル、表面張力を有する水溶液を用いた場合でも一様に確認されため、ずれに直接的な影響を与える可能性は低いが、開毛管に特有の現象であると考えられる。

In 2022, the theoretical formula was confirmed and the production method was improved. A discussion on the manufacturing method of the open-ended tube was carried out. In the past year, the method of making open capillary tube was changed, and the error of method at the end of open capillary tube was caused. In 2022, the discharge port of the solution was set up to prevent the accumulation of the solution. The results show that the solution is properly discharged, and the method error is small. In the middle of the day, I went to the bathroom. The tendency to use high viscosity oils and low surface tension aqueous solutions In this paper, the theory of the construction of the upper, open capillary tube viscosity dissipation consideration, the actual flow of oil near the inlet viscosity dissipation, high viscosity of the oil theory of the large test. When the surface tension of aqueous solution is low, the displacement of oil from aqueous solution starts, and the influence of Stick-Slip phenomenon on wall surface is large. The presence of a Precursor film is confirmed by optical inspection of the pigment in the oil. For example, if the viscosity is different, the surface tension is different. If the viscosity is different, the surface tension is different. If the viscosity is different, the surface tension is different.

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

開放流路における非混和性の2液体の自発的置換 III

开放通道中两种不混溶液体的自发位移 III

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
矢菅浩規;奥村剛
通讯作者：
奥村剛

開放流路における非混和性の2液体の自発的置換Ⅱ

明渠中两种不混溶液体的自发置换 II

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
矢菅浩規;奥村剛
通讯作者：
奥村剛

Capillary replacement between two mutually immiscible liquids on an open channel

开放通道上两种互不混溶液体之间的毛细管置换

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
矢菅浩規;奥村剛;奥村剛;奥村剛;奥村剛;Ko Okumura;Mika Umehara and Ko Okumura;Yuka Miyabe and Ko Okumura;Yukina M. Koga and Ko Okumura;Hiroki Yasuga and Ko Okumura
通讯作者：
Hiroki Yasuga and Ko Okumura

非混和性の2液体の自発的置換現象の探究:マイクロ流体工学への応用を目指して

探索两种不混溶液体的自发位移现象：旨在微流体学中的应用