Investigation on fluid mechanics in smart microsystems driven by electric fields
Project goals
The project deals with fluid mechanics phenomena in smart microfluidic systems driven by external electric fields. Experimental glass and plexiglass microfluidic chips with embedded microelectrodes will be fabricated. One liquid will be dispersed in another immiscible liquid in the form of regular droplets. Oil in water (O/W), water in oil (W/O), and leaky dielectric fluid in leaky dielectric fluid (L/L) droplets will be formed. The following experiments will be carried out. O/W and L/L droplets will be electrically charged, addressed, merged and separated above microelectrodes by means of electrokinetic phenomena. Faradaic interactions will be partially avoided with the use of either electric potential waves with low amplitudes or conductive separating membranes. Passive charging of W/O droplets due to the dissolution of base metals will be tested. Poisson-Nernst-Planck-Navier-Stokes mathematical models of the droplet handling will be developed. Effects of the Maxwell stress and Faradaic interactions on the behavior and addressing performance of the microsystems will be quantified.
Keywords
fluid mechanicsmicrofluidicsmicrochipelectric fieldelectrokineticsdroplet manipulationelectrokinetic phenomena
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 18 (SGA0201400001)
Main participants
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze / Fakulta chemicko-inženýrská
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
14-01781S
Alternative language
Project name in Czech
Výzkum mechaniky tekutin v inteligentních mikrosystémech řízených elektrickými poli
Annotation in Czech
Navrhovaný projekt se zabývá mechanikou tekutin v inteligentních mikrofluidních systémech řízených elektrickými poli. Budou vyrobeny skleněné a plexisklové mikrofluidní čipy se zabudovanými mikroelektrodami. Budou vytvářeny kapky tekutin pravidelně dispergované v jiné nemísitelné tekutině: kapky oleje ve vodě (O/W), vody v oleji (W/O) a slabé dielektrické tekutiny v jiné slabé dielektrické tekutině (L/L). Uskutečněny budou následující experimenty: O/W a L/L kapky budou elektricky nabíjeny, adresovány, spojovány a separovány nad systémy mikroelektrod pomocí elektrokinetických jevů. Faradaickým dějům bude částečně zabráněno využitím vlny elektrického potenciálu s nízkou amplitudou nebo pomocí vodivé oddělující membrány. Bude zkoumána možnost pasivního nabíjení W/O kapek založená na rozpouštění neušlechtilého kovu. Budou vytvořeny matematické modely transportu dispergovaných kapek v elektrickém poli založené na Poisson-Nernst-Planck-Navier-Stokesově popisu. Budou kvantifikovány vlivy Maxwellova napětí a Faradaických reakcí na chování mikrofluidních systémů a účinnost adresování.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The project results confirm that the electric field can be used for the transport of discrete liquid volumes. Presented results meet the declared project’s aims. The project results will find application in many fields of industry. On the project participated PhD students. Grant outputs are 4 Jimp, 2 x Jimp - review procedure, 1 x D. Other outputs: 16 x abstracts and 6x prototypes.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2014
Realization period - end
Dec 31, 2016
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 5, 2016
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP17-GA0-GA-U/03:1
Data delivery date
Jun 28, 2017
Finance
Total approved costs
3,459 thou. CZK
Public financial support
3,459 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
3 459 CZK thou.
Public support
3 459 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
BK - Liquid mechanics
Solution period
01. 01. 2014 - 31. 12. 2016