The aim of this work is to experimentally investigate the electrohydrodynamic instability and droplet formation between two immiscible liquids flowing in a microchannel. When two immiscible liquids are pumped into a microchannel, a flat stable interface forms between them because of the laminar regime of the flow. If an external electric field is applied in a direction normal to the interface, the interface may deflect and deform. This phenomenon is called the electrohydrodynamic (EHD) instability and can be used for the generation and the manipulation of droplets. The volumes of droplets generated in this work are in the range of 0.4 to 1.5 μL. For the experiments in this study, handmade microchannels that are 1.10 mm in width and 0.36 or 0.55 mm in depth with an electrode length of 10 or 20 mm are used. For the investigation of the EHD instability between two Newtonian liquids, silicone oil with a kinematic viscosity of 50 cSt is used as the dispersed phase and ethylene glycol (EG) is used as the continuous phase; where the applied electric field is normal to the interface and in the range of 0.68 to 2.18 kV. For the EHD instability analysis for the interface between a Newtonian and a non-Newtonian liquid, the dispersed phase is kept the same and the continuous phase is replaced with a xanthan gum/aqueous glycerol solution; and the applied voltages are in the range of 0.54 to 2.73 kV. Finally, the formation of silicone oil droplets in the non-Newtonian phase and the droplet size dependency on the thickness ratio and the applied voltage are studied. The applied voltages for the generation of droplets are above the critical voltage of the system and range from 0.96 to 3.53 kV.

Bu çalışmanın amacı, bir mikrokanal içinde akan iki karışmayan sıvı arasındaki elektrohidrodinamik kararsızlığı ve damlacık oluşumunu deneysel olarak incelemektir. İki karışmayan sıvı bir mikrokanalın içine pompalandığında, akışın laminer rejiminden dolayı aralarında düz ve kararlı bir arayüzey meydana gelir. Harici bir elektrik alan, arayüzeye dik bir yönde uygulanırsa, arayüzey bozulabilir ve deforme olabilir. Bu fenomene elektrohidrodinamik (EHD) kararsızlık denir ve damlacıkların oluşumu ve manipülasyonu için kullanılabilir. Bu çalışmada üretilen damlacıkların hacmi 0.4 ila 1.5 μL aralığındadır. Bu çalışmada yapılan deneylerde, 10 veya 20 mm elektrot uzunluğunda 1.10 mm genişliğinde ve 0.36 veya 0.55 mm derinliğinde el yapımı mikrokanallar kullanılmıştır. İki Newtonyen sıvı arasındaki EHD kararsızlığın araştırılması için, dağılmış faz olarak 50 cSt kinematik viskoziteli silikon yağı ve sürekli faz olarak etilen glikol (EG) kullanılmıştır; uygulanan elektrik alan arayüzeye normaldir ve büyüklüğü 0.68 ila 2.18 kV aralığındadır. Newtonian bir sıvı ile Newtonian olmayan bir sıvı arasındaki arayüzeyin EHD kararsızlık analizi için, dağınık faz aynı tutulup sürekli faz bir ksantan sakızı / sulu gliserol çözeltisi ile değiştirilip; uygulanan gerilimler, 0.54 ila 2.73 kV aralığında kalmıştır. Son olarak, Newtonyen olmayan fazda silikon yağı damlacıklarının oluşumu ve damlacık büyüklüğünün kalınlık oranına ve uygulanan gerilime bağlılığı incelenmiştir. Damlacıkların oluşması için uygulanan gerilimler sistemin kritik geriliminin üstündedir ve 0.96 ila 3.53 kV arasındadır.