26064

طراحي ميكروپمپ غيرفعال با استفاده از خاصيت نفوذپذيري گازي PDMS

كارشناسي ارشد

مهندسي نانو مواد

1397-1400

1400/08/29

استاد صادق صادق زاده

فناوري هاي نوين

اخيراً تجهيزات ميكروفلوئيديك در زمينه ادوات آزمايشگاهي سيار در محل، سنسورها و همچنين ساير زمينه‌ها عرصه جديدي را بر روي پيشرفت بشر گشوده‌اند. اين سيستم‌ها كاربردهاي زيادي دارند مثلاً در حوزه نانوتكنولوژي، سنتز نانومواد با توزيع اندازه باريك از كاربردهاي مهم اين تراشه‌هاست. دو بخش كليدي براي اغلب تراشه‌هاي ميكروفلوئديكي، ميكروپمپ‌ها و ميكروميكسرها هستند. با توجه به اينكه تاكنون ميكروميكسرها و ميكروپمپ‌هاي بسيار زياد و متنوعي توسعه يافته‌اند، انتخاب بين آن‌ها باعث سردرگمي طراحان مي‌شود. اين پژوهش به انتخاب ميكروميكسر و ميكروپمپ بهينه به‌منظور ساخت يك تراشه ساده و ارزان، پرداخته است. در موردميكروميكسرها، با استفاده از نرم‌افزار كامسول، يك دسته از ميكروميكسرهاي متداول غيرفعال با سهولت ساخت بالا، يعني ميكروميكسرهاي كاتوئيك، شبيه‌سازي شده و نتايج آن‌ها مورد مقايسه قرار گرفتند. ابعاد بهينه اين ميكروميكسرها از مقالات استخراج شده بود. با استفاده از شبيه‌سازي، جريان‌هاي گردابي داخل ميكروميكسرها شناسايي شدند. طبق نتايج برخي ميكروميكسرها از جهت اينكه سريع‌تر به غلظت همگون رسيدند، برتري دارند و برخي از جهت اينكه غلظت نهايي به حالت تناسبي 50 درصد نزديك‌تر مي‌شود مرجح هستند. ميكروميكسر حاشيه مربعي طبق نتايج اين شبيه‌سازي تقريباً از هر دو جهت مناسب بود. از طرفي به‌منظور انتخاب ميكروپمپ بهينه، ميكروپمپ‌هاي غيرفعال موجود دسته‌بندي، و به علت سهولت ساخت و خواص منحصربه‌فرد PDMS، ميكروپمپ بر پايه خاصيت نفوذپذيري PDMS انتخاب شد. يك تراشه ساده با به‌كارگيري اين مكانيزم پمپاژي ساخته و تست شد. دستگاهي براي سنجش ميزان نفوذپذيري ممبران تعبيه و رابطه نفوذپذيري با افزايش ضخامت سنجيده شد. با افزايش ضخامت، نفوذپذيري افزايش مي‌يابد.

1400/11/25

Design and manufacturing of a passive micropump using PDMS gas permeability

11/20/2022 12:00:00 AM

Recently, microfluidic equipment in the field of point-of-care, on-site mobile laboratory instruments, sensors, as well as other fields, have opened a new arena for human progress. These systems have many applications, for example in the field of nanotechnology, the synthesis of nanomaterials with a narrow size distribution is one of the important applications of these chips. The two key components for most microfluidic chips are micropumps and micromixers. Given that so many micromixers and micropumps have been developed so far, the choice between them confuses designers. This research has selected the optimal micromixer and micropump in order to make a simple and cheap chip. In the case of micromixers, a group of high-ease, passive conventional micromixers, namely Chaotic micromixers, were simulated and their results were compared using Comsol software. The optimal dimensions of these micromixers were extracted from the articles. Using simulation, eddy currents inside the micromixers were detected. According to the results, some micromixers are superior because they reach a homogeneous concentration faster, and some are preferred because the final concentration is closer to 50% proportionality. According to the results of this simulation, the square margin micromixer was almost suitable in both directions. On the other hand, in order to select the optimal micropump, the existing inactive micropumps were classified, and due to the ease of construction and unique properties of PDMS, the micropump was selected based on the permeability of PDMS. A simple chip was fabricated and tested using this pumping mechanism. A device was installed to measure the permeability of membranes and the relationship between permeability and thickness was measured. As the thickness increases, the permeability increases.

ميكروفلوئيديك , نانوتكنولوژي , نرم افزار كامسول , ميكروميكسرهاي غيرفعال , كاربرد نفوذپذيري گازي PDMS به‌عنوان ميكروپمپ غيرفعال

Microfluidics , Nanotechnology , Comsol Software , Passive Micromixers , Application of PDMS Gas Permeability as Passive Micropump