The Droplet Project or How to displace droplets in microchannels

Jesper Heebøll-Christensen, Jon Papini & Anatol Winter

Studenteropgave: Bachelorprojekt

Abstrakt

Abstract: In this report the concept of interfacial tension is treated through two distinct models operating with sharp and diffuse interfaces respectively. The object of the report is to find interfacial mechanisms to displace a liquid droplet inside a microfluidic flow channel by changes in the three-phase spreading coefficient. The two interfacial models are considered in this context, strengths and weaknesses of the two types of interface models are discussed especially pertaining to the problems of a thin liquid film separating two coexisting bulk phases, and it is demonstrated that the sharp interface model can be successfully reduced to the diffuse interface model. A model for thermocapillary pumping resulting in the displacement of a liquid droplet is presented in the context of the sharp interface model and it is discussed how a diffuse interface can alter this model. In addition other strategies for displacing liquid droplets are considered briefly. The report is written in english.\ Resumé: I denne rapport behandles konceptet overfladespænding gennem to adskilte modeller, som opererer med henholdsvis skarpe og diffuse grænseflader. Formålet med rapporten er at finde mekanismer i grænseflader til at flytte en væskedråbe i en mikrofluid flow-kanal ved ændringer i tre-fase spreading koefficienten. De to grænseflademodeller behandles i denne kontekst, styrker og svagheder af de to typer grænseflademodeller diskuteres, i særdeleshed angående problemerne ved en tynd væskefilm imellem to sameksisterende bulkfaser, og det demonstreres, at den skarpe grænseflademodel succesfuldt kan reduceres til den diffuse grænseflademodel. En model for en termokapillar pumpe til at flytte væskedråber præsenteres i sammenhæng med den skarpe grænseflademodel og det diskuteres hvilke ændringer en diffus grænseflade vil betyde for denne model. Desuden overvejes kort også andre strategier til at flytte væskedråber. Rapporten er skrevet på engelsk.

UddannelserMatematik, (Bachelor/kandidatuddannelse) Bachelor
SprogEngelsk
Udgivelsesdato1 jan. 2005
VejledereCarsten Lunde Petersen

Emneord

  • Young-Laplace equation
  • disjoining pressure
  • Young equation
  • interfacial tension
  • wetting
  • overfladespænding
  • spreading
  • wetting transition
  • spreading coefficient
  • overflade
  • interface
  • capillarity