2009 Fiscal Year Annual Research Report
電場印加により誘起されるマイクロジェットの形成機構解明
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20560164
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
小原 弘道 Tokyo Metropolitan University, 理工学研究科, 助教 (80305424)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田代 伸一 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (30149356)
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| Keywords | マイクロ流れ / 粒子分散型機能性流体 / マイクロ流体デバイス / 微細加工 / CFD / ダイヤモンド / マイクロミキサ / ナノ加工 |
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| Research Abstract |
本研究は,マイクロスケール下において積極的に局所制御可能な流動場を形成するための電場誘起マイクロジェットの形成機構解明を目標とした研究である.電場誘起マイクロジェットは,次世代の医療,地球環境対策に必要不可欠な混合・反応・分離・分析などの新しいマイクロ流体デバイスの創出や,流動場においてナノチューブなどのナノ素材を自在に操作し新しい機能構造を創製するためのナノファブリケーションの基盤環境として活用可能なものであり,その形成特性ならびに形成機構の解明が必要不可欠である.当該年度においては,継続的に実施している実験結果をふまえ前年度基盤を構築した流体一粒子連成手法を用いた電場誘起マクロジェットの数値モデルモデルを用いて,実験評価を行った.電極間に封入されたシリコンオイルなどの絶縁性流体中に分散するダイヤモンドなどの誘電体粒子に交流電場を印加することで,局所的なマイクロジェットが形成される.このマイクロジェットは,交流電場の極性転換に対応し,位相遅れを有して形成される.この流動は,低電場印加時に分極された粒子の極性のかたよりにより電極極近傍域へ粒子が集積する電極近傍クラスタ形成過程と,電場極性切り替え時に誘起される局所電場の影響による粒子運動過程の2過程により形成されるものであり,本研究から両条件が満たされる条件下において,流動が形成されることが明らかにされた.また,非一様電場下における水溶液中に分散させたダイヤモンド粒子群は,高周波数高電場印加により先鋭電極近傍において積極的な流動を形成する,これらは電極近傍に形成される流動と,粒子に働く誘電泳動力とにより誘起されると考えられ,数値モデルによる検証とあわせて継続的に詳細に評価を行う.
今後,数値モデルから得られた知見を実験により検証することで,詳細機構の解明を行う.
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