濡れ性分布と界面張力差駆動流を用いた新流体ハンドリングの開発

利用润湿性分布和界面张力差驱动流动开发新的流体处理

基本信息

批准号：
14750129
负责人：
桜井誠人
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Japan Aerospace Exploration Agency
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

誘電泳動による流体ハンドリング誘電泳動(Dielectrophoresis略DEP)とは、非平行に配置された電極間に電圧を印加すると電極間には不平等電界が発生する。この不平等電界中に誘電液体が存在すると液体内部での分極により、液体は電界の強い領域に引き寄せられる。その後、力の釣り合いが取れた領域に達すると液体は停止し電気力線に沿った輪郭形状をとる。平行電極間に物質が何も存在しなければ電場は均一であるが、絶縁性の物質が存在する場合誘電率が1以上であるので、物質が存在しているところの電場が弱くなり、物質の存在していない方へ駆動力を得る。垂直型誘電泳動サイフォン誘電泳道サイフォンの実験を試みた。電極間電圧および電極間距離をパラメーターとして液面の上昇を観察した結果を見ると、電圧が増加するに従い液面は電圧の二乗に比例し、電極間距離の二乗に反比例して上昇することがわかった。電極間距離が0.2mmの時は理論値より実験値の方がかなり大きかった。この理論値と実験値のずれに関しては電極とフロリナートとの濡れ角を正確に測定する必要があると考えられる。水平型誘電泳動サイフォン垂直型では電圧を印加した場合でも数mmの液面上昇しか期待できなかったが、電極を水平方向に配置すれば重力の影響を受けないために、流体を必要な距離動かせる駆動源と成り得ると考えられる。そこで、水平方向平行電極基盤を作成し、液体のハンドリングを試みた。ガラス基板上に電極幅数百μmの電極が電極間100μm間隔で平行にパターニングされた。電極の製作は、マスキングでガラス基板上にパターニングを施す。その後、金の蒸着を行い、ポリイミドをスピンコートし焼付けを行う。誘電体液体は蒸留水を使用した。今回は600Vp-p 100kHzの高周波電圧を印加した。電圧を印加すると水は引き寄せられるように移動した。平行電極基板でも誘電泳動が起こることを確認できた。

电介型介电型介电的流体处理（DEP）是，当在排列的电极之间施加电压时，会在电极之间产生不等的电场。当介电液体存在于这个不等的电场中时，液体内的极化会吸引液体具有强场的区域。之后，当获得力时，液体停止并沿电力线进行轮廓。如果平行电极之间不存在材料，则电场是均匀的，但是如果存在绝缘材料，则介电常数为1或更高，因此存在材料的电场会变得较弱，并且在不存在材料的方向上获得了驱动力。我们尝试使用垂直介电体虹吸管实验。从观察液位上升的结果中，使用电极相互电压和相互距离作为参数的结果，发现随着电压的增加，液平水平与电压平方成反比，并且与相互电极距离的平方成反比。当电极距离为0.2 mm时，实验值远大于理论值。关于理论和实验值之间的偏差，认为有必要准确测量电极和佛罗里达之间的润湿角。使用水平介电液虹吸管垂直类型，即使使用电压，也只能预期几毫米的液位，但是如果水平放置电极，则认为允许流体在所需距离处移动的驱动源，因为它不受重力的影响。因此，创建了水平平行电极底物，并尝试了液体处理。电极宽度为几百μm的电极在玻璃基板上以100μm的间隔平行于彼此平行。电极是通过掩模制造的，并在玻璃基板上进行图案。此后，将黄金沉积，聚酰亚胺被旋转并烘烤。蒸馏水用作介电液体。这次，应用了600VP-P 100kHz的高频电压。当施加电压时，水移动，使其被吸引。已经证实，电介质也发生在平行电极底物上。