Simulation mikrofluidischer, auf Electrowetting basierender Assemblierungs-, Depositions- und Positioniersysteme durch Partikelmethoden.

• Applicant: Dr. Andreas Greiner, since 11/2010
• Subject Area: Fluid Mechanics ; Synthesis and Properties of Functional Materials ; Microsystems
• Term: from 2008 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 99066037

Electrowetting, die elektrisch gesteuerte Benetzung, eröffnet einen sehr eleganten Weg, Flüssigkeiten ohne mechanische Bauelemente zu bewegen und zu prozessieren, wobei sogar der Transport von im Tropfen eingeschlossenen oder auf dem Tropfen aufliegenden Bauteilen möglich ist. Dabei kommt es zu einer Fluid-Struktur-Interaktion zwischen Tropfen, Substrat und Bauteil, sowie zu einer Interaktion mit den elektrostatischen Feldern. Eine umfassende Simulation muss also die drei Gebiete starre Körper, Fluiddynamik und Elektrostatik berücksichtigen und koppeln. Partikelmethoden haben sich als besonders geeignet für diese Simulation herausgestellt, da sie auf natürliche Weise die starken Verformungen und topologischen Änderungen, die eine freie Oberfläche erfährt, abbilden. Gleichzeitig haben sich aber auch Grenzen gezeigt, die durch eine Kopplung mit Methoden mit festem Gitter und verbesserten Diskretisierungsmethoden umgangen werden konnten. In der Verlängerung dieses Projektes soll sich der Blick dann auf die Modellierung der Details des Prozesses wie der Benetzungseigenschaften rauer Oberflächen richten, das Verhalten von kolloidalen Suspensionen systematisch untersucht und lab-on-a-chip-Operationen betrachtet werden. Insbesondere sind des Weiteren Verdampfung und interne Konvektion im Tropfen Ziele einer Simulation, auch im Hinblick auf vollkommen neuartige Strukturierungsprozesse.

• DFG Programme: Research Grants
• Ehemaliger Antragsteller: Dr.-Ing. Jan Lienemann, until 11/2010