マイクロ流体デバイスのための機能性表面の最適設計

微流体装置功能表面的优化设计

• 批准号: 12F02732
• 负责人: 鈴木 雄二
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12F02732/
• 关键词: MEMS; ピラー構造; 液滴; 電気的安定性; 超撥水性; 超撥液性; 接触角ヒステリシス

近年, マイクロ流体デバイスにおいて電気的制御による液滴操作技術に対する関心が高まっている. 本研究では, MEMSピラー構造を用いた超撥液表面での濡れ性・電気的安定性の現象解明とその最適設計に基づいた液滴デバイスの開発に取り組んでいる. 現在までに, MEMS技術を用いて製作される周期的ナノピラー構造を用いた超撥液性表面を用いた液滴輸送において, 液滴とピラー表面間に空気層を形成するCassie-Baxter状態を保持する観点から, 液滴の静的・動的接触角ヒステリシス特性および電圧印可に対する液滴速度をモデル予測し, 抵抗力の評価を行った. 特に, 固体面積割合を一定とした周期的ナノピラー構造を形成し, 静的・動的接触角特性に及ぼすピッチの影響を実験的に調査した. 平成25年度には, MEMSピラー構造の静的/動的接触角特性を種々の液体に対して系統的に評価するとともに, 従来知見の極めて少ない電場の重畳する場におけるCassie-Baxter状態の静電気的安定特性に対する実用モデルを開発し, 電気的制御による高速液滴輸送を実現するための検討を実験および理論解析の両面から推進した.今後, 現在までに開発したMEMSピラー構造を超撥水/超撥液性表面に応用し, 電気的制御による高速液滴操作技術の開発に取り組むことを予定している. MEMSピラー構造の超撥液特性に対する系統的評価を継続し, デバイス応用への基礎データを整備するとともに機能性表面を実現するためのMEMSプロセスに対する検討を進め, 低電圧での高速液滴操作が可能なマイクロ流体デバイス応用に向けた最適設計指針を獲得することを目指す.

近年来，使用微流体设备中的电控制对液滴操纵技术的兴趣越来越大。在这项研究中，我们一直在阐明使用MEMS支柱结构和基于其最佳设计开发液滴设备来阐明超级固定表面上的润湿性和电稳定性现象。迄今为止，在保持液滴和支柱表面之间形成空气层的Cassi-baxter状态的角度，我们已经建模了液滴静态和动态接触角滞后特性和电压应用的液滴速度。特别是，我们形成了具有恒定固体面积比的周期性纳米结构，并研究了音高对静态和动态接触角特征的影响。 2013年，我们研究了音高对静态和动态接触角度特征的影响。除了系统地评估各种液体的MEMS支柱结构的静态/动态接触角特征外，我们还为Cassie-Baxter状态的静电稳定性特征开发了一个实用模型，在过去的电场中，电场叠加了电场，并促进了实验性和理论分析以通过电气控制来实现高速降低传输。将来，我们计划将最新开发的MEMS支柱结构应用于超水量/超级/超级固定式表面，并致力于使用电气控制开发高速下降操纵技术。我们将继续系统地评估MEMS支柱结构的超晶体固定特性，我们将为设备应用开发基本数据，我们还将研究MEMS的实现功能表面的MEMS过程，并旨在获得可在低电压下运行高速下降的微流体设备的最佳设计指南。

项目成果

Effect of the pitch in superhydrophobic surface with MEMS-based pillared structure

基于 MEMS 的柱状结构超疏水表面间距的影响

• 发表时间: 2013
• 作者: Jack;K.M.;Brasington;L.F.;Ritchotte;K.;Wikberg;E.C.;Kawamura;S. and Fedigan;L.M.;Wikberg E;Wikberg E;Ki-Young SONG
• 通讯作者: Ki-Young SONG