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: 14F02732
• 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: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14F02732/
• 关键词: 超撥液面; MEMS; ピラー構造; 接触角; 電場; 安定性; 表面張力

近年，従来の連続流としての液体操作技術に替わり，マイクロデバイスを用いた電気的制御による液滴操作技術が注目されている．特に，微量サンプルの高速かつ高精度な生化学分析や形態制御を実現するため，液滴操作技術のさらなる低消費電力化や操作性の向上が求められる．本研究では，マイクロマシン(MEMS)技術を用いて製作されるピラー構造を用いた超撥液面に着目し，MEMSピラー構造を用いた超撥液面の濡れ性および電気的安定性を理論モデルの構築およびプロタイプデバイスの実験的評価を通じて系統的に評価した． MEMSピラー構造の接触角特性を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状態の電気的安定性に対する実験評価を行い，表面張力の異なる様々な液滴に対する許容印可電圧を予測可能な理論モデルを開発した．特に，電場中での安定性に及ぼす表面張力やイオン濃度の影響を実験的に評価し，デバイス応用に向けた基礎データを蓄積した．また，予測モデルと実験データとの定量的な比較を行い，提案モデルの妥当性を評価した．さらに，本モデルに基づき，MEMSピラー構造を用いた新たな超撥液面として，液体耐性エレクトレットを提案し，その有用性を実証した．本成果は極めて独自性が高く，今後のマイクロ流体デバイスへの実応用に対して有用な新技術を提供するものである．以上の成果に関連し，国際会議２件（うち１件は本分野を代表する査読の厳しい国際会議に採択），国内会議１件で成果発表を行い，雑誌論文への投稿準備を行った．

近年来，近年来，使用微型工具的液体操作技术一直集中在液体控制技术上。特别是，为了实现高速和高精油生化分析并形成痕量样品的控制，有必要进一步降低液滴的功耗和可操作性。在这项研究中，使用MICEAMAIL（MEMS）技术产生的柱结构的侧面结构，使用MEMS支柱结构的湿度和电稳定性是通过理论模型进行的。实验评估构造和专业类型设备。除了系统地评估MEMS支柱结构的接触角特征外，在传统知识中电场极低的地方，对Cassie-baxter状态的电稳定性的实验评估，各种液体液滴均具有不同的表面张力可以通过可容忍的电压预测的理论模型。特别地，对表面张力和离子浓度对电场中稳定性的影响进行了实验评估，并积累了设备应用的基本数据。另外，评估了预测模型与实验数据之间的定量比较，以评估所提出模型的有效性。此外，基于此模型，提出了使用MEMS支柱结构作为一种新的超级固定表面，并证明了其有用性。该结果非常独特，为将来的微流体设备提供了有用的新技术。关于上述结果，举行了两次国际会议（其中一次是为该领域代表的严重国际会议所采用的）和一次国内会议，并准备向杂志论文发布。

项目成果

Liquid-Tolerant Electret Using Super-Lyophobic Pillar Surface

使用超疏液柱表面的耐液体驻极体

• 发表时间: 2015
• 作者: H.B.Xie;K.Manabe;T.Furushima;K. Tada and Z,Y.Jiang;Ogata H,kobayashi F,Hibi M,Tanaka S,Tokuyama K;Y. C. Chen
• 通讯作者: Y. C. Chen