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Système de chauffage de goutte basé sur l’interaction SAW-liquide / Beyssen, Denis in La Houille blanche, N°6 (2007) 

Public ISBD [article]  in La Houille blanche > N°6 (2007) . - 64-69 p. Titre : Système de chauffage de goutte basé sur l’interaction SAW-liquide Titre original : Droplet heating system based on SAW/liquid interaction Type de document : texte imprimé Auteurs : Beyssen, Denis, Auteur ; Le Brizoual, L., Auteur ; Alnot, P., Auteur Article en page(s) : 64-69 p. Note générale : Hydraulique Langues : Français (fre) Mots-clés : Microgouttes  Système  de  chauffage  Goutte  Saw-liquide  Effet  thermique Index. décimale : 551.4 Résumé : In this study, Surface Acoustic Waves (SAW) / Liquid interaction (SAW streaming) was used to heat small droplet (few µl). SAW devices were designed on a 128° rotated Y-cut X-propagating LiNbO3 2” wafer with center frequency of 39,92 MHz. When the droplet is placed on the acoustic path, a longitudinal wave is radiated into the liquid. When SAW amplitude is sufficient, several phenomena can happen such as droplet actuation, internal flow into the droplet, atomisation. Recently, Kondoh et al. have demonstrate that irradiation of droplet by SAW is a powerful technique for heat small amount of liquid. Here, we want to quantify this effect ( in static mode) in a wide range of viscosity as a function of SAW power which is correlated with SAW amplitude. We have worked with a non-contact infrared thermometer to measure droplet temperature and in order to explore wide range of viscosity Water-Glycerol mixture has been used. We notice that more droplet viscosity increase, more higher is the temperature. Finally, the liquid temperature can be controlled by the SAW power. A droplet can be consider as a micro-reactor because, it act both as a efficient mixer and fluidic thermocycler. This can be interesting for lab on chip. Dans ce travail, nous utilisons l’interaction SAW/Liquide afin d’échauffer des microgouttes (10µl). Le dispositif SAW a été réalisé sur un substrat piézoélectrique de niobate de lithium coupe Y+128°, sachant que ce dispositif fonctionne à une fréquence de résonance de 39,92MHz. Il a été démontré qu’un liquide placé sur la trajectoire acoustique, interagit fortement avec l’onde acoustique de surface. L’onde de Rayleigh possède une composante longitudinale et une transversale (déplacement elliptique), et c’est cette dernière qui est à l’origine de l’interaction SAW/liquide. L’onde de Rayleigh se propageant à l’interface Air/Piézoélectrique est très faiblement atténué (0,0043 dBm/mm contre 30 dBm/mm à l’interface avec l’eau) mais une fois la goutte atteint, elle change de mode de propagation pour se transformer en « Leaky SAW » (propagation avec perte). L’onde de Rayleigh sera donc atténuée très fortement après une propagation de l’ordre du millimètre. S’atténuant, elle va céder de l’énergie au liquide sous forme d’ondes longitudinales. La propagation de ces ondes dans le liquide pourra induire (selon l’amplitude de l’onde de Rayleigh) un écoulement interne à la goutte mais aussi un échauffement de celle ci. Nous voulons, ici, quantifier cet effet (en mode statique) en fonction de la viscosité du fluide et de l’amplitude de la SAW. Pour réaliser les mesures de température de goutte, nous avons utilisé une caméra infrarouge en mode non-contact, et dans le but d’explorer une grande gamme de viscosité, nous avons utilisé des mélanges eau/glycérol. Finalement, la température du liquide peut être contrôlée à loisir grâce à l’amplitude de la SAW (corrélée à la puissance RF appliqué au Générateur de signal). Une goutte peut être considérée comme un micro-réacteur puisque elle peut être le siège d’un mélange intense et peut se comporter comme un thermocycleur pour de fortes viscosités et une amplitude des ondes de Rayleigh proche du nanomètre. Ceci est potentiellement intéressant pour les applications de type « Laboratoire-sur-puce ». DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 RAMEAU : Chauffage -- Gouttes En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=article&access=standard&Itemid=129&url=/ [...] [article] Système de chauffage de goutte basé sur l’interaction SAW-liquide = Droplet heating system based on SAW/liquid interaction [texte imprimé] / Beyssen, Denis, Auteur ; Le Brizoual, L., Auteur ; Alnot, P., Auteur . - 64-69 p. Hydraulique Langues : Français (fre) in La Houille blanche > N°6 (2007) . - 64-69 p. Mots-clés : Microgouttes  Système  de  chauffage  Goutte  Saw-liquide  Effet  thermique Index. décimale : 551.4 Résumé : In this study, Surface Acoustic Waves (SAW) / Liquid interaction (SAW streaming) was used to heat small droplet (few µl). SAW devices were designed on a 128° rotated Y-cut X-propagating LiNbO3 2” wafer with center frequency of 39,92 MHz. When the droplet is placed on the acoustic path, a longitudinal wave is radiated into the liquid. When SAW amplitude is sufficient, several phenomena can happen such as droplet actuation, internal flow into the droplet, atomisation. Recently, Kondoh et al. have demonstrate that irradiation of droplet by SAW is a powerful technique for heat small amount of liquid. Here, we want to quantify this effect ( in static mode) in a wide range of viscosity as a function of SAW power which is correlated with SAW amplitude. We have worked with a non-contact infrared thermometer to measure droplet temperature and in order to explore wide range of viscosity Water-Glycerol mixture has been used. We notice that more droplet viscosity increase, more higher is the temperature. Finally, the liquid temperature can be controlled by the SAW power. A droplet can be consider as a micro-reactor because, it act both as a efficient mixer and fluidic thermocycler. This can be interesting for lab on chip. Dans ce travail, nous utilisons l’interaction SAW/Liquide afin d’échauffer des microgouttes (10µl). Le dispositif SAW a été réalisé sur un substrat piézoélectrique de niobate de lithium coupe Y+128°, sachant que ce dispositif fonctionne à une fréquence de résonance de 39,92MHz. Il a été démontré qu’un liquide placé sur la trajectoire acoustique, interagit fortement avec l’onde acoustique de surface. L’onde de Rayleigh possède une composante longitudinale et une transversale (déplacement elliptique), et c’est cette dernière qui est à l’origine de l’interaction SAW/liquide. L’onde de Rayleigh se propageant à l’interface Air/Piézoélectrique est très faiblement atténué (0,0043 dBm/mm contre 30 dBm/mm à l’interface avec l’eau) mais une fois la goutte atteint, elle change de mode de propagation pour se transformer en « Leaky SAW » (propagation avec perte). L’onde de Rayleigh sera donc atténuée très fortement après une propagation de l’ordre du millimètre. S’atténuant, elle va céder de l’énergie au liquide sous forme d’ondes longitudinales. La propagation de ces ondes dans le liquide pourra induire (selon l’amplitude de l’onde de Rayleigh) un écoulement interne à la goutte mais aussi un échauffement de celle ci. Nous voulons, ici, quantifier cet effet (en mode statique) en fonction de la viscosité du fluide et de l’amplitude de la SAW. Pour réaliser les mesures de température de goutte, nous avons utilisé une caméra infrarouge en mode non-contact, et dans le but d’explorer une grande gamme de viscosité, nous avons utilisé des mélanges eau/glycérol. Finalement, la température du liquide peut être contrôlée à loisir grâce à l’amplitude de la SAW (corrélée à la puissance RF appliqué au Générateur de signal). Une goutte peut être considérée comme un micro-réacteur puisque elle peut être le siège d’un mélange intense et peut se comporter comme un thermocycleur pour de fortes viscosités et une amplitude des ondes de Rayleigh proche du nanomètre. Ceci est potentiellement intéressant pour les applications de type « Laboratoire-sur-puce ». DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 RAMEAU : Chauffage -- Gouttes En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=article&access=standard&Itemid=129&url=/ [...]