表面マイクロ構造による液滴駆動
出典: finemems
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表面の凹凸の形状を連続的に変化させることで、濡れ性を連続的に変化させ、液滴を駆動する。表面形状の変化のみでは駆動力が小さいため液滴を駆動できない。そこで、本研究では機械的振動を与える事で液滴の駆動を行った。
構造
液滴の駆動原理を図1に示す。表面の凹凸の形状を変化させる事で、液滴の両側で濡れ性を変えることができる。濡れ性の勾配があると液滴に力が働く。しかし、濡れ性にはヒステリシスがあり、このヒステリシスが液滴の移動を阻止する力を発生する。そのため、このような表面に水滴を置いただけでは液滴を駆動できない。そこで、この研究では機械振動を与える事で水滴を振動させる方法を用いて液滴を駆動した。
特性・性能・評価
図2に試験装置を示す。ファンクションジェネレータによって発生した矩形波（20HZ）をスピーカーを用いてデバイスに伝える。液滴の動作の様子は高速度カメラによって観察する。デバイスは2つの液滴が反対向きに動くように設計されており、液滴の動きが傾きによるものでない事を確認している。図2(b)には液滴の振動の様子が示されている。
図3には液滴の駆動結果を横から観察した結果である。2つの液滴が反対方向に駆動されており、液滴が傾きによって駆動されているのではないことを示している。
図4には液滴駆動時間と移動距離の関係を示す。同図(b)には8回の試験結果の平均と分散を示す。この場合には約4mmで濡れ性の勾配による駆動力と接触角ヒステリシスによる抵抗力がつりあい移動が停止する。液滴の大きさを変化させた場合にはこの停止距離が変化するが、その試験結果と理論計算による推測の比較を図5にしめす。実線は理論計算結果、点は試験結果である。図より試験結果は理論推測と一致している事がわかった。
文献情報，参考文献
Ashutosh Shastry, Mariannne J. Case, Karl F. Bohringer, "Directing Droplets Using Microstructured Surfaces", Langmuir, Vol.22, No. 14, 2006 6161-6167
