エレクトレットを用いた液滴駆動メカニズムの解明とマイクロ流体デバイスへの応用

使用驻极体阐明液滴驱动机制及其在微流体装置中的应用

• 批准号: 22656045
• 负责人: 鈴木 雄二
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22656045/
• 关键词: 液滴駆動; 液体誘電泳動; エレクトレット; MEMS; 表面張力

本研究では,固定壁上の液滴を電場により高速移動させる手法に関連し,申請者が初めて考案したエレクトレットを電圧源として用いるL-DEPOE (Liquid Dielectrophoresis on Electret)を対象として,研究を勧めた.1)液滴操作試験ベンチの試作・液滴運動の計測まず,液滴の流体力学的/熱的境界条件および電気的境界条件が明確となる液滴操作試験ベンチをマイクロマシン技術によって試作し,上下の極板間隔電極配置,作動流体の誘電率抵抗率,表面処理などが液滴の移動速度,振幅などに与える影響について,顕微鏡下のデジタル画像計測により定量化した.2)液体中で動作可能なエレクトレット膜の開発本研究で対象とするデバイスでは,液滴とエレクトレット膜が直接接触するため,電荷のリークが,長時間の安定動作上の課題である.そこでエレクトレット膜に3次元ナノ構造を作り込むとともに,軟X線を用いてエレクトレット膜の内部に電子を打ち込むことによって,液体中でも安定なエレクトレット膜の形成を図った.3)高速移動のための挑撥液面の開発・液滴操作プロトタイプの試作初期的なデバイスによる液滴操作の結果,シリコンオイルの液滴を移動させることはできたが,移動速度は極めて遅く,またヒステリシスを持つ.従って実際のデバイスに応用するには,表面張力由来のダンピングカの低減による移動速度向上が必要である.本研究では様々な種類の液体に適用可能な液滴操作方法の開発を目指したが,水だけでなく表面張力の小さな有機溶媒に対しても大きな接触角を示す超撥液面の開発例は極めて少ない.そこで,ナノリソグラフィ技術により3次元サブミクロン構造を形成し,有機溶媒に対してもCassie-Baxtor状態を保つ微細加工面の設計法の確立とその評価を行った.具体的には,電場が重畳する場でCassie-Baxtor状態を安定に保つため,サブミクロン構造の試作を行った.

In this study, the droplet on the fixed wall is related to the electric field, the high speed movement and the method. The applicant is the first to examine the case, and the electric voltage source is used. L-DEPOE (Liquid Electrophoresis on Electrot) Experimental Study of Droplet Operation Experimental Study of Droplet Motion Measurement Experimental Study of Droplet Hydrodynamics/Thermal Boundary Conditions and Electrical Boundary Conditions of Droplet Operation Experimental Study of Droplet Operation Experimental Study of Upper and Lower Electrode Spaced Electrode Configuration 2) The development of a film capable of acting in liquid. This study aims at solving the problem of direct contact between the film and the liquid droplet, and of charge separation and stable operation for a long time. 3) High speed movement of liquid surface opening·Droplet operation·Droplet operation results in the initial stage of trial operation·Droplet operation results in the initial stage of trial operation. The liquid droplets move at a speed that is extremely fast and stable. The surface tension is caused by the decrease of the surface tension and the upward movement of the surface tension. In this study, the development of droplet manipulation methods is indicated for all kinds of liquids, and the development of liquid surface overshoot is indicated for small surface tension, large contact angle and organic solvent. In this paper, the design method of micromachined surface is established and evaluated for the formation of three-dimensional micromachined structure in organic solvent and for the protection of Cassie-Baxter state. Specifically, the electric field is heavy, the Cassie-Baxter state is stable, and the structure is tested.

项目成果

High-Speed Transient Temperature Profile Control Using Adjoint-Based Optimal Control Scheme

使用基于伴随的最优控制方案的高速瞬态温度分布控制

• 发表时间: 2011
• 作者: 伊藤悟