磁场介导的弹性-毛细转导的新液滴流体学
软凝聚态物质
2016-07-01 v1 流体动力学
摘要
本研究引入了一种新的液滴流体学，其使用可变形、可拉伸的弹性体薄膜作为平台，而非通常使用的刚性支撑。这种浸渍有磁性粒子的软膜可由外部电磁场调制，产生具有不同表面曲率的广泛地形景观，其与毛细作用相结合，能够高效且准确地引导和控制水滴的运动。当该膜上局部变形处存在一层薄油时，会形成中心对称楔形体。置于这种载油薄膜上的水滴发生非对称变形，从而在水滴内部产生拉普拉斯压力梯度并使其运动。本文提出了一个简单的理论，用诸如水滴体积和覆盖软弹性体薄膜的油膜厚度等几何变量，以及诸如油的粘度和油水界面的界面张力等材料变量来解释水滴速度。在利用受控良好的模型系统验证理论结果之后，我们展示了电磁控制的弹性-毛细力如何用于操纵弹性体薄膜表面上单个和/或多个水滴的运动，以及诸如液滴融合和热处理寻址的化学转化等基本操作如何在水滴中进行。预期所产生的液滴流体学适合通过简单开关施加在弹性体薄膜下方不同位置的电磁场来数字控制液滴运动。我们预期这种导向和操纵水滴的方法将在各种生化反应工程中应用，例如聚合酶链式反应(PCR)。
引用
@article{arxiv.1606.09431,
title = {A New Drop Fluidics Enabled by Magnetic Field Mediated Elasto-Capillary Transduction},
author = {Saheli Biswas and Yves Pomeau and Manoj K. Chaudhury},
journal= {arXiv preprint arXiv:1606.09431},
year = {2016}
}