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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

Research Project

Project/Area Number 14750129
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Fluid engineering
Research InstitutionJapan Aerospace Exploration Agency

Principal Investigator

桜井 誠人  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙先進技術研究グループ, 主任研究員 (80344258)

Project Period (FY) 2002 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2003: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2002: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords微小重力 / マイクロマシン / 濡れ性 / 流体 / 界面張力 / マランゴニ対流 / 不溶二流体 / アクチェエーター / 相転移
Research Abstract

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。

Report

(3 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • 2002 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (5 results) Patent(Industrial Property Rights) (3 results) Publications (12 results)

  • [Journal Article] 微小重力場における流体ハンドリングを目指した外見的な濡れ性制御2005

    • Author(s)
      桜井誠人, 吉原正一, 大西充
    • Journal Title

      第21回 宇宙利用シンポジウム 六本木、1月

      Pages: 159-162

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    • Author(s)
      M.Sakurai, S.Yoshihara, M.Ohnishi
    • Journal Title

      Proceeding of 35^<th> COSPAR, Paris, July

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    • Author(s)
      M.Sakurai, M.Oguchi, T.Hoshino, S.Yoshihara, K.Ohmori, M.Ohnishi
    • Journal Title

      閉鎖居住実験と物質循環技術に関する国際シンポジウム、六ヶ所村、9月

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    • Author(s)
      M.Sakurai, M.Oguchi, T.Hoshino, S.Yoshihara, K.Ohmori, M.Ohnishi
    • Journal Title

      Proceedings of 55^<th> IAC, Vancouver, October

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    • Inventor(s)
      M.Sakurai, S.Yoshihara, M.Ohnishi(JAXA)
    • Industrial Property Rights Holder
      宇宙航空研究開発機構, 山之内 秀一郎
    • Filing Date
      2005-01-13
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      桜井 誠人, 小口 美津夫, 星野 健, 吉原 正一, 大西 充(宇宙航空研究開発機構), 須賀市長, 渡辺 洋二(スガ試験機株式会社)
    • Industrial Property Rights Holder
      スガ試験機株式会社, 須賀市長, 宇宙航空研究開発機構, 山之内 秀一郎
    • Filing Date
      2004-03-31
    • Acquisition Date
      2005-01-28
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    • Inventor(s)
      桜井 誠人, 吉原 正一, 大西 充(宇宙航空研究開発機構)
    • Industrial Property Rights Holder
      宇宙航空研究開発機構, 山之内 秀一郎
    • Industrial Property Number
      2004-009541
    • Filing Date
      2004-01-16
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  • [Publications] M.Sakurai, S.Yoshihara, M.Ohnishi: "Controlling of Wettability for a New Fluid Handling in Microgravity Condition"Proc.IAC-03-J.4.09, 54^<th> International Astronautical Federation. 1-6 (2003)

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  • [Publications] M.Sakurai, S.Yoshihara, M.Ohnishi: ""Controlling of Wettability for a New Fluid Handling in Microgravity Condition""Proc.MEMS2004, 17^<th> IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical System. 490-493 (2004)

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  • [Publications] 桜井誠人, 星野健, 吉原正一, 大西充: "微小重力対応型水電解装置"第19回宇宙ステーション講演会、第16回有人宇宙飛行技術シンポジウム、2003年4月25日、筑波宇宙センター. 33-34 (2003)

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  • [Publications] 桜井誠人, 吉原正一, 大西充: "濡れ性分布による流体ハンドリングのための基礎実験"Proc.第46回宇宙科学技術連合講演会講演集. 1366-1371 (2002)

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Published: 2002-04-01   Modified: 2016-04-21  

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