电场诱导液滴竖直振动与水平运动：实验与仿真
流体动力学
2023-09-06 v1 生物物理
定量方法
摘要
本工作中，采用介质上电润湿（EWOD）与静电感应（ESI）在 PDMS-ITO 基底上操控液滴。首先，我们报道了在 40 至 260 V 电压范围内由 EWOD 诱导的液滴大幅竖直振动。详细研究了液滴从振动状态到静力平衡状态的转变。结果表明，振动过程中接触角随电压同步变化。测量电路中的电信号以分析随时间变化的振动状态。通过研究驱动电压对振动中接触角与振幅的影响，表明接触角与振幅的饱和电压均约为 120 V。通过研究液滴表面能，阐明了接触角饱和与振幅饱和之间的内在联系。构建理论模型对液滴振动形态与振幅进行数值模拟。其次，我们在小于 1000 V 电压下通过 ESI 实现液滴水平运动。对液滴上的电荷与电场力进行数值计算。由液滴的减速度确定其摩擦阻力系数。在考虑基底摩擦阻力与液体黏滞阻力的前提下，分别计算了 400 V 与 1000 V 下液滴的运动。本工作引入了一种利用单一装置操控多种形式液滴运动的新方法。
引用
@article{arxiv.2309.00910,
title = {Electric-field induced droplet vertical vibration and horizontal motion: Experiments and simulations},
author = {Ziqi Li and Yongzhou Luo and Rucheng Dai and Zhongping Wang and Xiaoyu Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.00910},
year = {2023}
}