Droplet manipulation using interfacial tension and electrowetting

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K14672
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 19020:Thermal engineering-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: YAMAMOTO KEN 大阪大学, 理学研究科, 助教 (70749100)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: エレクトロウェッティング / 界面 / 濡れ / 液滴

Outline of Final Research Achievements

Based on a droplet manipulation technique called Electrowetting-on-dielectric (EWOD) an advanced technique with which one can manipulate a droplet with 5 volts (whereas conventional techniques require tens or hundreds of volts) has been developed. The novel technique has been named Electrowetting-on-liquid-dielectric (EWOLD). The technique achieves low energy consumption by replacing a solid dielectric layer, which is placed in between the droplet and electrodes and is used for the conventional EWOD devices, with liquid dielectric.

Free Research Field

ソフトマター物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、EWOLDのコンセプトを示すだけでなく物理モデルも構築している。その結果、液滴移動速度がデバイス形状・印加電圧などから予測可能であることを示したほか、従来のEWODでは駆動力の低下に直結していた誘電体層の厚さがEWOLDでは駆動力に影響しないことを示した。
さらに、液滴を4本の単三電池で駆動するデモンストレーションを行った。この駆動電圧はスマートフォンから出力可能な程度の電圧であることから、本発明がスマートフォンによる液滴駆動など、電気的な液滴駆動の新たな応用可能性を拓くものであることを示した。