Generación y Control de electrohidrodinámicos flujos en soluciones acuosas electrolíticas

Kentaro Doi; Fumika Nito; Ayako Yano; Ryo Nagura; Satoyuki Kawano

doi:10.3791/57820

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Artículo de método

Generación y Control de electrohidrodinámicos flujos en soluciones acuosas electrolíticas

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DOI:

10.3791/57820

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7 de septiembre de 2018

Kentaro Doi¹ , Fumika Nito¹ , Ayako Yano² , Ryo Nagura¹ , Satoyuki Kawano¹

¹Department of Mechanical Science and Bioengineering, Graduate School of Engineering Science, Osaka University, ²Division of Mechanical Science and Technology, Faculty of Science and Technology, GUNMA University

En este artículo

Resumen

La rectificación de las vías de transporte de iones es un método eficaz para generar flujos electrohidrodinámicos arrastra iones unidireccional. Colocando una membrana de intercambio iónico en un canal de flujo, un estado eléctricamente polarizado se genera y provoca un flujo líquido ser conducida cuando un campo eléctrico se aplica externamente.

Resumen

Conducir electrohidrodinámicos (EHD) flujos en soluciones acuosas, separación de vías de transporte de catión y anión es esencial porque una fuerza dirigida cuerpo eléctrico tiene que ser inducido por movimientos iónicos en líquidos. Por el contrario, cargas positivas y negativas atraen, y electroneutrality se mantiene en todas partes en condiciones de equilibrio. Además, un aumento de un voltaje aplicado tiene que ser suprimida para evitar electrólisis del agua, que hace que las soluciones a ser inestable. Generalmente, pueden ser inducidos EHD flujos en soluciones no-acuosas aplicando voltajes extremadamente altos, como decenas de kV, inyectar cargas eléctricas. En este estudio, se introducen dos métodos para generar flujos EHD inducidos por la separación de carga eléctrica en soluciones acuosas, donde dos fases líquidas se separan por una membrana de intercambio iónico. Debido a una diferencia en la movilidad iónica en la membrana, polarización de concentración de iones es inducido entre ambos lados de la membrana. En este estudio, demostramos dos métodos. (i) la reducción de gradientes de concentración de iones ocurre a través de un canal de flujo que penetra una membrana de intercambio iónico, donde el transporte de las especies más lentas en la membrana selectivamente se convierte en dominante en el canal de flujo. Esto es un motor para generar un flujo EHD en el líquido. (ii) un largo tiempo de espera para la difusión de los iones pasan a través de la membrana de intercambio iónico permite la generación de un flujo de iones arrastrados por externamente aplicando un campo eléctrico. Los iones en un canal de flujo de un 1 x 1 mm² de sección determinan la dirección del flujo del líquido, correspondientes a las vías de transporte electroforético. En ambos métodos, la diferencia de tensión eléctrica necesaria para una generación de flujo EHD se reduce drásticamente a cerca de 2 V por rectificación de las vías de transporte de iones.

Introducción

Recientemente, técnicas de control de flujo de líquido han atraído mucha atención debido a interés en las aplicaciones de micro - y utiliza dispositivos¹^,²^,³^,⁴^,⁵^, ⁶ ^, ⁷ ^, ⁸ ^, ⁹ ^, ¹⁰ ^, ¹¹ ^, ¹² ^, ¹³ ^, ¹⁴