2004 Fiscal Year Annual Research Report
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
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14750129
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| Research Institution | Japan Aerospace Exploration Agency |
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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)
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| 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 |
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| 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。
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