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液体の表面張力によるマイクロマクチュエーションの解明

阐明液体表面张力引起的微动

基本信息

批准号：
09J09919
负责人：
武居淳
金额：
$ 0.9万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

採用第2年度目となる今年度は日本学術振興会優秀若手海外派遣事業を通じてフランスのパリ市立工業物理化学高等大学の研究室にて研究をおこなった。当該研究室は表面張力が構造に及ぼす作用についての知見が豊富である。液滴上に薄膜を配置した際に観察される薄膜の変形、および濡れている球面上に薄膜をのせた時に現れる模様についての理論、シミュレーション方法を学んだ。薄膜と液滴を組み合わせれば新たな機能を実装したアクチュエータができると当初構想していたが実現には至らなかった。しかしながら、上記研究を通じて習得したソフトウェア(Surface Evolver)を用いてシリコンで形成される微小構造を液滴上に配置した際の安定性をシミュレートした。シミュレーション、実験、理論的考察を通じて、液滴が1mm程度の場合液滴に浮かぶ構造は表面張力および内圧により支えられていることがわかった。この結果は論文にまとめJournal of Micromechanics and Microengineeringに投稿し現在リバイズ中である。また、今年度は研究成果の発表を積極的に行った。今年度の初めには液滴の形状をエレクトロウェッティングで連続的に変化させることで液滴上の構造物を運動させるデバイス「キャピラリーモーター」が学会誌Lab on a chipにて出版された。研究内容は学会誌の表紙を飾ると共に、webマガジン「Highlights in Chemical Technology」に掲載された。また、出版社Springerの刊行物「Surface Tension in Microsystems」において液滴上の構造が回転する際にはたらくトルクに関する理論を執筆することが決定している。研究計画において、液滴上の構造物の運動する際の慣性および粘性の影響を考察する予定だった。前年度までに代表長さ1mmから10mmの間では回転の際に慣性は代表長さの5乗、長さは代表長さの3乗に比例することを実験的に求めた。今年度は上記結果の適用できる範囲を考察したかったが1mm以下のサイズでの実験の困難さから、明らかな進展は得られなかった。

The 2nd Annual Program was adopted. This year, the Japan Society for the Promotion of Science sent outstanding personnel overseas to conduct research in the laboratory of the Municipal Institute of Physical Chemistry. When the research laboratory is rich in knowledge of surface tension, structure and interaction, The theory and method of film formation on liquid droplets are studied. The film is composed of two parts. In the past, the research on the formation of micro-structures and the stability of liquid droplets has been carried out through the study of Surface evolution. In the case of droplet size of 1mm, the structure of the droplet is different from that of the internal pressure. Journal of Micromechanics and Microengineering This year's research results are presented in a positive way. At the beginning of this year, the shape of the droplet is changed, and the structure on the droplet is moved. The content of the study was published in the journal "Highlights in Chemical Technology". Springer's publication "Surface Tension in Microsystems," which was published in 2002, was published in 2003. The study plans to investigate the effects of inertia and viscosity on the motion of structures above droplets. In the previous year, it represented a length of 1mm to 10mm, and the inertia represented a length of 5 mm, and the length represented a ratio of 3 mm to 1 mm. This year, the results of the above record are applicable to the investigation of the difficulties below 1mm, and the progress of the future is achieved.