电压超过接触角饱和阈值的电润湿作用下液滴动力学
流体动力学
2021-08-26 v3 软凝聚态物质
摘要
介质上电润湿(EWOD)是许多液滴操控应用中的有力工具,但其 notorious 弱点是由接触角饱和(CAS)引起的——一种在高施加电压下限制EWOD驱动液滴平衡接触角的现象。在本文中,我们研究了施加电压范围超过饱和极限时液滴在EWOD基底上的铺展行为。我们通过实验发现,在铺展初始阶段,即使施加电压高于CAS电压,接触线处的驱动力仍遵循Young-Lippmann定律。随后我们基于接触线处的力平衡,从理论上建立了初始接触线速度与施加电压之间的关系。我们还发现,由接触线初始运动在液滴表面产生的毛细波振幅随施加电压增大。我们通过表征液滴表面形成的毛细波及其自相似行为,提供了一个利用超过CAS电压的EWOD的工作框架。最后我们提出了考虑黏性效应的波剖面理论模型,并通过实验验证了该模型。我们的结果为利用超过CAS阈值的EWOD效应提供了途径,并对数字微流控和喷墨打印等新兴应用具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2101.02821,
title = {Dynamics of droplets under electrowetting effect with voltages exceeding the contact angle saturation threshold},
author = {Quoc Vo and Tuan Tran},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.02821},
year = {2021}
}