تشكيل الكتريكي ريز قطره در يك نمونه چيپ ازمايشگاهي

كارشناسي ارشد

فرآيند‌هاي تشكيل قطرات، يكي از مهمترين مراحل در بسياري از دستگا‌هاي ميكروفلوئيديكي با كاربردهاي زيستي و شيميايي هستند. هدف از پژوهش حاضر طراحي و ساخت ميكروكانال بهينه جهت توليد قطرات تحت تاثير ميدان الكتريكي است. براي تحليل نحوه تشكيل قطرات در يك هندسه متمركزكننده جريان، از روش عددي تنظيم سطح به همراه نرم افزار تجاري سيالاتي كامسول استفاده شد. در ابتدا تاثير پارامترهاي هندسي بر قطر قطرات، زمان تشكيل و مكان تشكيل قطرات بررسي شد. سپس پارامترهاي عملياتي مانند محل قرارگيري الكترودها نحوه‌ي اعمال ميدان الكتريكي، و دبي پالسي فاز پراكنده مورد بررسي قرار گرفتند. ميكروكانال بهينه شده ساخته شد و مورد بررسي تجربي قرار گرفت. نتايج بدست آمده نشان داد براي سه طول200،150،100 ميكرومتر طول ناحيه متمركزكننده ميتوان قطر قطرات را تا50 ميكرومتر كاهش داد. همچنين بررسي سه طول210،150،90ميكرومتر اوريفيس نشان داد كه كاهش طول اوريفيس باعث جدايش ديرتر قطره مي‌شود. بررسي پيكربندي الكترودها نشان داد هرچه الكترودها در فاصله نزديك‌تري نسبت به يكديگر قرار گيرند امكان تشكيل قطرات كوچكتر در حدود 48ميكرومتردر ولتاژهاي مياني(240-360 ولت)بوجود مي‌آيد. اعمال ميدان الكتريكي به صورت پالسي باعث يكنواخت شدن و عدم تشكيل ريزقطرات هنگام جدايش قطره مي‌شود. همچنين مشاهده شد اگر دبي فاز پراكنده قبل از ورود اين فاز به اوريفيس قطع شود به علت ورود حجم كمتري از سيال به اوريفيس قطرات ريزتري تشكيل مي‌شود و اين امر باعث مي‌شود جدايش قطرات زودتر رخ دهد. از بين پارامترهاي عملياتي تاثير دبي فاز پيوسته در دو بخش عددي و آزمايشگاهي مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج بدست آمده نشان داد افزايش دبي فاز پيوسته باعث كاهش قطر قطرات مي‌شود. در بخش دوم پايان نامه جهت بررسي تجربي تاثير ميدان الكتريكي بر فرآيند تشكيل قطرات از يك هندسه هم محور استفاده شد. از روغن زيتون به عنوان فاز تشكيل دهنده‌ي قطره استفاده شد. نتايج بدست آمده نشان داد قرار گرفتن الكترودها در مسير جريان باعث كاهش بيشتر اندازه قطرات تشكيل شده مي‌شود.

195530

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر ساسان اسيايي

شبيه‌سازي و كنترل

دكتر سلمان موحدي راد