Variations autour d'une goutte et d'une électrode : exploration de la troisième dimension dans un labopuce

Variations on a droplet and an electrode : exploration of the third dimension inside a lab-on-ship

• Auteur / Autrice : Jean-Maxime Roux
• Direction : Jean-Luc Achard, Yves Fouillet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des systèmes vivants
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gouttes

Électrodynamique

Mots clés libres

Microsystèmes fluidiques

Gouttes conductrices , Déplacement planaire

Labopuce

Résumé

Cette thèse est consacrée au comportement de gouttes conductrices plongées dans un fluide isolant, à partir de forces électroquasistatiques exercées aux interfaces fluide/fluide; sont visés les microsystèmes fluidiques. Un mode original de déplacement de gouttes, transversal aux électrodes planes délimitant ces microsytèmes, est proposé. Les deux étapes clefs du procédé, le détachement puis le transfert, sont étudiées de façon approfondie, tant sur le plan théorique qu'expérimental. Les modèles existant pour des billes solides sont rappelés puis étendus au cas de gouttes en prenant en compte le mouillage et, pour la première fois, la déformation. Les expériences réalisées illustrent et confirment les modèles développés. Ce mode de déplacement transversal est intégré à un composant microfluique standard qui permet par ailleurs le déplacement planaire de gouttes par électromouillage. Le travail fondamental mené conduisit également à l'ébauche d'un nouveau procédé de déplacement planaire par bonds successifs

This thesis deals with the behavior of conducting droplets in a dielectric liquid by the mean of electrostatic forces exerted on the fluid/fluid interfaces; fluidic microsystems are concerned. A new way to displace droplets, perpendicularly to the plane electrodes surrounding theses microsystems, is exposed. The keys of the concept, which are the droplet detachment and its transfer from a conductive plate to another, are studied in details from both theoretical and experimental points of view. Models describing conducting balls behavior are recalled and extended to describe droplets behavior by taking into account the wetting, and for the first time, the droplet's deformation. The experiments illustrate and confirm the new models. This new displacement is integrated into a standard droplet-based microfluidic system which drives droplets by electrowetting on a planar array. The study of the droplet behaviour led also to the concept of droplets levitation by the mean of successive bounces