Control and manipulation of ferrofluid drops on functionalized surfaces

Controlling and predicting the mobility of drops in contact with a solid surface is attracting a lot of attention thanks to its fundamental implications and technological applications. The interaction between ferrouids and magnetic fields allow to obtain controlled deformation of the ferrouid-air interface and control of motion. In this thesis we will show how ferrouid droplets represent an ideal playground for fundamental studies on drop dynamics and provide useful strategies for passive and active control of drop motion. In particular, after a brief introduction about microuidics and ferrouids, we will report results about the possibility to control the shape of droplets thanks to the interaction with magnetic fields of different strenght and gradient produced by permanent magnets. After that we will show how magnetic fields can be used to passively control the motion of ferrouid drops sliding down inclined planes and, in the end, we will describe how it is possible to obtain the division of a single drop in two daughter droplets taking advantage of a strong interaction with the magnetic field.

Controllare e prevedere le caratteristiche del moto di gocce a contatto con una superficie solida sta generando molto interesse per le applicazioni fondamentali e tecnologiche che ne sono coinvolte. L'interazione tra i ferrofluidi e i campi magnetici permette di ottenere deformazioni controllate dell'interfaccia aria-ferrofluido e di controllare il moto delle gocce di questi liquidi. In questa tesi verrà approfondito come le gocce di ferrofluido rappresentino il caso di studio ideale per approfondire le caratteristiche della dinamica di gocce e offrano strategie utili per il controllo passivo e attivo del moto delle gocce. In particolare dopo una breve introduzione riguardo alla microfluidica e ai ferrofluidi verrano presentati risultati relativi alla possibilità di controllare la forma di gocce di ferrofluido grazie all'utilizzo di magneti permanenti con caratteristiche diverse. In seguito verranno presentati risultati relativi alla possibilità di controllare passivamente lo scivolamento di gocce di ferrofluido su un piano inclinato e infine verrà discussa la possibilità di dividere le gocce di ferrofluido sfruttando la forte interazione con il campo magnetico.