ผลของชั้นไดอิเล็กทริกที่มีผลต่อการวัดค่าความจุไฟฟ้าและรูปร่างของหยดน้ำในดิจิทัลไมโครฟลูดิกส์
Loading...
Date
2019
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
มหาวิทยาลัยพะเยา
Abstract
งานวิจัยนี้ได้ศึกษาผลของชั้นไดอิเล็กทริกต่อค่าความจุไฟฟ้า และการเปลี่ยนแปลงมุมสัมผัสของหยดของเหลวภายใต้สนามไฟฟ้า มีปริมาณที่เกี่ยวข้องดังนี้ ระยะห่างของขั้วไฟฟ้าชนิดของชั้นไดอิเล็กทริก และความหนาของชั้นไดอิเล็กทริก ตามลำดับ ขั้วไฟฟ้าขนาด 3x3 มิลลิเมตร ทำจากการกัดลายวงจรพิมพ์ ขั้วไฟฟ้าถูกเคลือบชั้นไดอิเล็กทริกไทเทเนียมไดออกไซด์/โพลีไดเมทิลไซลอกเซน (TiO2/PDMS) นาโนคอมโพสิทซึ่งทำหน้าที่เป็นชั้นไดอิเล็กทริกที่อัตราส่วน 0wt% 3wt% 5wt% และ 10wt% ตามลำดับ จากการผลทดลองวัดค่าความจุไฟฟ้าของหยดน้ำ บนขั้วไฟฟ้าระยะห่างระหว่างขั้ว 250 ไมโครเมตร เคลือบด้วย TiO2/PDMS นาโนคอมโพสิท ความหนา 13±1 ไมโครเมตร ให้ความจุไฟฟ้ามากที่สุด และพบว่า ค่าความจุไฟฟ้าจะมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเมื่ออัตราส่วนผสมของ TiO2/PDMS มีค่ามากขึ้น เมื่อเปรียบเทียบขั้วไฟฟ้าที่เคลือบ พอลิเมอร์ PDMS กับ วัสดุนาโนคอมโพสิท TiO2/PDMS พบว่า ค่าความจุไฟฟ้าที่อัตราส่วน 3wt%, 5wt% และ 10wt% มีแนวโน้มเพิ่มอย่างชัดเจนเมื่อเทียบกับพอลิเมอร์ PDMS (0wt%) จากผลการทดลองวัดมุมสัมผัสของหยดน้ำ DI ที่เปลี่ยนแปลงบนขั้วไฟฟ้าระยะห่างระหว่างขั้ว 250 ไมโครเมตร เคลือบด้วยชั้นไดอิเล็กทริก PDMS และ TiO2/PDMS (3wt%, 5wt% และ 10wt%) ความหนา 13±1 ไมโครเมตร พบว่า มุมสัมผัสของหยดของเหลวเปลี่ยนแปลงมากขึ้น เมื่อเพิ่มความต่างศักย์ไฟฟ้ากระตุ้น และพบว่า การเปลี่ยนแปลงมุมสัมผัสของหยดน้ำ DI เพิ่มขึ้นเมื่อความหนาของชั้นไดอิเล็กทริกลดลง สำหรับชั้นไดอิเล็กทริก TiO2/PDMS อัตราส่วน 10wt% ความหนา 13±1 ไมโครเมตร ค่าความต่างศักย์ไฟฟ้ากระตุ้น 400 โวลต์ ทำให้มุมสัมผัสการเปลี่ยนแปลงมากที่สุด 40 องศา
Description
In this research the effects of dielectric layer on electrical capacitance and changes the contact angle of liquid droplet within electric field. The parameters associated to electrodes gap, dielectric materials and thickness of the dielectric layer. The electrode area is 3x3 mm was made from photolithography PCB. The dielectric layer is coated with Titanium dioxide/Polydimethylsiloxane (TiO2/PDMS) nanocomposite serve as the dielectric layer at 0 wt% 3 wt% 5wt% and 10wt%. The experimental results showed that the electric capacity measurement of droplets is the electrodes gap 250 μm coating with TiO2/PDMS nanocomposite thickness of the dielectric layer of 13±1 μm providing maximum capacity. Found that the capacity is a mixture of TiO2 / PDMS is more valuable. When comparing the polymer PDMS coated electrode with nanomaterials TiO2 / PDMS found that the capacity at 3wt%, 5wt% and 10wt%. There is a tendency to increase clearly compared to polymer PDMS (0wt%). The experimental results the contact angle of droplets DI change measurement on the electrode with the gap 250 μm. the dielectric layer is coated PDMS and TiO2/PDMS (3wt%, 5wt% and 10wt%) thickness of the dielectric layer of 1 3 ± 1 μm. Found that the maximum change of droplet's contact angle change when more the minimum actuation voltage. And the more change of droplet DI contact angle change when the thickness of the dielectric layer decreases. Is for the dielectric layer TiO2/PDMS 10wt% thickness of the dielectric layer of 13±1 μm the minimum actuation voltage of 400 volts changes the contact angle by 40 degrees.
Keywords
ดิจิทัลไมโครฟลูดิกส์, ไทเทเนียมไดออกไซด์/พอลิเมอร์โพลีไดเมทิลไซลอกเซน, นาโนคอมโพสิท, ค่าความจุไฟฟ้า, มุมสัมผัส, digital microfluidic, Titanium dioxide/Polydimethylsiloxane nanocomposite, capacitance, contact angle
Citation
กมลวรรณ สุเภากิจ และกัลยาณี พรมคำ. (2562). ผลของชั้นไดอิเล็กทริกที่มีผลต่อการวัดค่าความจุไฟฟ้าและรูปร่างของหยดน้ำในดิจิทัลไมโครฟลูดิกส์. [ปริญญานิพนธ์ไม่ได้ตีพิมพ์]. มหาวิทยาลัยพะเยา.