1-ペンタノール液滴の自走現象において発生する対流と自走特性の関係の考察

 

自走液滴はマランゴニ効果によって駆動し，化学反応のみを利用した駆動源としての活用が期待されています．しかし，液滴の自走特性と発生する対流との関係の解明や自走の制御は十分に実現されていません．

本研究では，水溶液上に浮かべた外骨格の穴に滴下した1-ペンタノール液滴の周辺および内部に発生する対流に着目します．外骨格を使用した際の液滴の挙動と2方向からの対流の観察の結果をもとに，3次元的に発生する対流を解析し，液滴の自走方向を決定する主な要因を考察します．

 

The self-propelled droplet, which is driven by the Marangoni effect, is expected to be applied as a driving source using only chemical reactions. However, the relationship between the self-propulsion and the convection, and the self-propulsion control has not been fully clarified.

This study focuses on the convection generated around and inside a 1-pentanol droplet dropped into the hole of the exoskeleton, which floats in the aqueous solution. We observe the self-propulsion behavior of the droplet, and the convection generated around and inside the droplet from the two directions. Based on these experimental results, we analyze the convection generated three-dimensionally to understand the dominant factor determining the self-propulsion direction.

外骨格によって形状を固定した液滴の自走の挙動

液滴の周辺および内部に発生する対流

 

※水溶液濃度：0.5 mL / 100 mL water