Geração e controle de Electrohydrodynamic flui em soluções aquosas de eletrólito

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

doi:10.3791/57820

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Artigo de método

Geração e controle de Electrohydrodynamic flui em soluções aquosas de eletrólito

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DOI:

10.3791/57820

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7 de setembro 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

Neste artigo

Resumo

A rectificação de vias de transporte do íon é um método eficaz de gerar fluxos de electrohydrodynamic de íon-arrastado unidirecional. Definindo uma membrana de troca iônica em um canal de fluxo, uma condição eletricamente polarizada é gerada e faz com que um fluxo de líquido a ser conduzido quando um campo elétrico é aplicado externamente.

Resumo

Para conduzir electrohydrodynamic (DHE) flui em soluções aquosas, a separação das vias de transporte de cátion e ânion é essencial porque uma força dirigida corpo elétrico tem que ser induzida por movimentos iônicos em líquido. Por outro lado, cargas positivas e negativas se atraem, e electroneutrality é mantida em todos os lugares em condições de equilíbrio. Além disso, um aumento em uma tensão aplicada tem de ser suprimido para evitar a electrólise da água, que faz com que as soluções tornar-se instável. Geralmente, EHD fluxos podem ser induzidos em soluções não-aquosas aplicando extremamente altas tensões, como dezenas de kV, para injetar as cargas elétricas. Neste estudo, dois métodos são introduzidos para gerar fluxos EHD induzidos por separações de carga elétrica em soluções aquosas, onde duas fases líquidas são separadas por uma membrana de troca iônica. Devido a uma diferença na mobilidade iônica na membrana, polarização de concentração do íon é induzida entre os dois lados da membrana. Neste estudo, demonstramos dois métodos. (i) o relaxamento de gradientes de concentração iônica ocorre através de um canal de fluxo que penetra uma membrana de troca iônica, onde o transporte das espécies mais lentos na membrana seletivamente se torna dominante no canal de fluxo. Esta é uma força motriz para gerar um fluxo de DHE no líquido. (ii) um longo tempo de espera para a difusão de íons, passando através da membrana de troca iônica permite a geração de um fluxo de iões-arrastado externamente aplicando um campo elétrico. Íons, concentradas-se em um canal de fluxo de² seção 1 x 1 mm determinam a direção do fluxo de líquido, as vias de transporte eletroforético correspondente. Em ambos os métodos, a diferença de tensão elétrica necessária para uma geração de fluxo EHD é drasticamente reduzida para perto 2 V da retificando as vias de transporte de íons.

Introdução

Recentemente, técnicas de controle de vazão de líquidos têm atraído muita atenção por causa de juros nas aplicações de microe nanofluidos dispositivos¹^,²^,³^,⁴^,⁵^, ⁶ ^, ⁷ ^, ⁸ ^, ⁹ ^, ¹⁰ ^, ¹¹ ^, ¹² ^, ¹³ ^, ¹⁴