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

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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。