Mélangeur électro-hydrodynamique en microfluidique

Electro-hydrodynamic micro-fluidic mixer

Résumé

Dans cette étude, un micro-mélangeur de géométrie simple est présenté. Il est basé sur l’existence d’une force électro-hydrodynamique (EHD) en présence de deux fluides de propriétés électriques différentes et soumis à un champ électrique. Les électrodes sont disposées de telle sorte que la force électrique générée soit perpendiculaire à l’interface entre les deux fluides, donnant lieu ainsi à un écoulement secondaire transversal. L’efficacité de cette technique est prouvée expérimentalement en utilisant deux fluides avec une viscosité et une densité identiques mais des propriétés électriques différentes. Dans notre étude, l’écoulement des deux fluides dans un micro-canal droit est tel que le nombre de Reynolds est inférieur à 0.02. L’effet d’un champ électrique continu et des champs électriques alternatifs, sinusoïdal et carré, a été étudié aussi bien que le rôle joué par l’amplitude et la fréquence des potentiels appliqués. Pour des valeurs appropriées des paramètres du système, un très bon et rapide mélange s’opère sur une petite distance du canal

Abstract

A simple geometry micro-mixer is proposed based on the electro-hydrodynamic (EHD) force present when the fluids to be mixed have different electrical properties and are subjected to an electric field. The electrodes are arranged so that the generated electrical force is perpendicular to the interface between the two fluids, creating a transversal secondary flow. The technique is demonstrated experimentally using two fluids with identical viscosity and density, but different electrical properties, flowing in a straight microchannel. The particular Reynolds number in our experiments is less than 0.02. The effect of a continuous (DC) electric field and two alternating (AC) - sinusoidal and square - electric fields is explored, as well as the role played by the magnitude and frequency of the applied voltage. At the appropriate parameter values, very good and fast mixing takes place over a very short distance.