وتعرض هذه الورقة وضع بروتوكول لتلفيق ميكروبومب التوصيل استخدام أقطاب مستو متماثل في صفح يرتدون النحاس مثبطات الإيبوكسي المقوى بالزجاج (FR-4) (CCL) لاختبار تأثير أبعاد الدائرة على الأداء ميكروبومب التوصيل.
مقالة منهجية
أداء اختبار منهاج ميكروبومب توصيل مع صفيحة قطب يرتدون النحاس FR-4
يفتح في علامة تبويب جديدة
في هذه المقالة
ملخص
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
الملخص
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
هنا، هو اختﻻق ميكروبومب توصيل مع أزواج القطب مستو متماثل أعد على مثبطات الإيبوكسي المقوى بالزجاج (FR-4) يرتدون النحاس صفح (CCL). يتم استخدامه للتحقيق في تأثير أبعاد الدائرة على أداء ميكروبومب التوصيل وتحديد موثوقية المضخة التوصيل عندما يستخدم الأسيتون كالسائل العامل. يتم إعداد منصة اختبار لتقييم الأداء ميكروبومب التوصيل تحت ظروف مختلفة. عند ارتفاع الدائرة 0.2 مم، ضغط المضخة تصل قيمته الذروة.
المقدمة
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
يمكن أن تدفع ميكروبومبس تدفق السائل على نطاق أصغر بكثير من معظم المضخات. وفي السنوات الأخيرة، طبقت مختلف مخططات القيادة بنجاح على موائع جزيئية نظم1،2،3،،من45. مضخة اليكتروهيدروديناميك (EHD) يمكن أن تمارس القوات مباشرة في السائل، دون أي أجزاء متحركة، مما يجعل من أبسط وأسهل لافتعال6. وفقا لأنواع الاتهام، يمكن تصنيف المضخات EHD كمضخات حقن أو تحريض مضخات مضخات التوصيل. مضخات التعريفي لا تعمل على السوائل متحاور، في حين مضخات حقن تغيير الموصلية السائل. لأنها تفتقر إلى مثل هذه المشاكل، مضخات التوصيل هي أكثر استقرارا ويكون لديك تطبيق أوسع نطاقا.
مضخة التوصيل يستند إلى عدم تناسب معدلات الانفصال وجزئ من جزيئات السائل. عادة، يمكن التعبير عن عملية التفكك وممارسو على النحو التالي7،8:
حيث كمعدل جزئr ثابت بينما كمعدل التفككد دالة على قوة المجال الكهربائي. عندما تصل قوة الحقل الكهربائي إلى قيمة معينة، سيتجاوز معدل تفكك معدل جزئ. ثم التهم المزيد والمزيد من حرية السفر إلى قطبين من الأقطاب المتقابلة، وشكل طبقات هيتيروتشارجي. هذه الطبقات هيتيروتشارجي هي المفتاح للمضخة، كما يدفع حركة الرسوم الجزيئات السائلة إلى الأمام. ولذلك، يمكن أن تتولد قوة الجسم الصافي في السائل داخل الدائرة باستخدام أقطاب كهربائية غير متماثلة أو عدم تطابق حركة الأيونات الموجبة والسالبة9،،من1011،12 .
ويدخل هذا العمل بطريقة جديدة لاختلاق صفيحة قطب مستو متماثل لمضخة توصيل. صفيحة القطب على استعداد في CCL FR-4، وقد أعدت الدائرة مضخة ميكروماتشينينج. عمليات التصنيع نسبيا أبسط وأكثر ملاءمة من تلك الأساليب التحويلية الأخرى، مثل نانوليثوجرافي. يتم إعداد منصة اختبار للتحقيق في أداء ميكروبومب التوصيل تحت ظروف مختلفة. علاوة على ذلك، يجري أيضا التحقيق موثوقية ميكروبومب التوصيل تحت ظروف مختلفة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
تنبيه: الرجاء مراجعة صحائف بيانات السلامة المادية ذات الصلة (MSDS) قبل الاستخدام. الأسيتون هو الاشتعال ويمكن أن يسبب تهيج العينين والجهاز التنفسي. الجهد تشارك مرتفعا كما عدة آلاف فولت؛ ومن ثم فمن المتوقع شرارات كهربائية عند إجراء التجربة. إجراء التجارب في غرفة مع التهوية الجيدة تجنب انفجارات وإطلاق نار من الشرر.
1-تصنيع لوحات وحامل
ملاحظة: في هذا العمل، ملفقة من خط الإنتاج في مصنع ألواح القطب وحامل. وسيقدم فقط المواد والمعلمات من كافة أجزاء في هذه الورقة بسبب عمليات معقدة.
لوحات- المواد وحجم صفيحة القطب
- فابريكاتي الكهربائي باستخدام 1.4 مم CCL FR-4 مع نحاس طبقة رقيقة من 35 ميكرون. انظر الشكل 1 لمعلمات تفصيلية لصفيحة القطب.
- معلمات الأقطاب
- ترتيب لوحات قطب من المصنع. انظر الشكل 2 لمزيد من التفاصيل.
- التفتيش لصفيحة القطب
- بعد إعداد لوحة القطب، استخدم مجهر الإلكتروني لفحص كهربائي لأي عيوب ملحوظة تحت 100 X و 300 X التكبير. لاحظ أن أي عيوب صغيرة على السطح من أقطاب كهربائية يمكن أن يسبب الدائرة القصيرة، كما هو مبين في الشكل 3-
- فحص وقياس عرض القطب والتباعد لتحديد ما إذا كانت دقة البعد يستوفي الشرط.
- اختبار اللوحة مع أمبيريميتير لمعرفة إذا كان يحدث تماس كهربائي-
- إعداد لوحة الدائرة
- قطع بعض غشاء السيليكون بنفس حجم صفيحة القطب، كما هو مبين في الشكل 4. اختر أغشية سيليكون مع سمك مختلفة لجعل لوحات الدائرة مع ارتفاعات مختلفة-
- استخدام أداة اللكم خاصة لكمه ثقب الدائرة، كما هو مبين في الشكل 5.
- تجهيز حامل
- تأمر صاحب من مصنع. تظهر المعلمات مفصلة في الشكل 6-
- تلفيق لوحة الغطاء
- ثقوب الحفر اثنين على رأس لوحة الغطاء الحفر باستخدام آلة لتركيب أنابيب مدخل ومخرج. انظر الشكل 7 لمواقفها وأحجام-
2. الجمعية العامة من ميكروبومب
- استخدام الأسيتون غسل جميع لوحات، الحامل، أنابيب مدخل ومخرج، وغيرها من الأدوات المستخدمة في التجارب. وضع هذه الأدوات ولوحات داخل كوب وتصب ثم الأسيتون 99.5% يكفي أن تزج لهم. وضعت الكأس داخل الغسالة بالموجات فوق الصوتية. قم بتشغيل الغسالة بالموجات فوق الصوتية، وتعيين جهاز ضبط الوقت إلى الحد الأدنى 5
- الفولاذ المقاوم للصدأ الأنابيب مدخل ومخرج بإدراج اثنين من الثقوب على لوحة الغطاء.
- وضع لوحة دائرة مصنوع من غشاء السيليكون على صفيحة القطب وثم تغطية ذلك مع لوحة غطاء.
- المكدس ومحاذاة لوحة الغلاف، لوحة الدائرة، ومسرى لوحة من أعلى إلى أسفل، وإدراج لوحات الانحياز إلى صاحب.
الترباس
- استخدام M5 لإصلاح اللوحات داخل الحامل. راجع عرض الانفجار والعرض العادي لتجميعها ميكروبومب، كما هو مبين في الشكل 8 و الرقم 9، على التوالي.
- اضغط اللوحات معا بتشديد البراغي.
ملاحظة: هذه الأنابيب وتجويف على لوحة الدائرة سوف تشكل ممرا للسائل العامل. يمكن إغلاق لوحة الدائرة مطاطا أيضا الفجوة بين لوحات منع السائل من التدفق خارجاً. انظر رأي الانفجار والعرض العادي من ميكروبومب المجتمعون في الرقم 8 و الرقم 9، على التوالي.
- استخدام خراطيم البولي يوريثان اثنين مع الأقطار الخارجية من 4 مم والأقطار الداخلية من 2 مم لتوصيل أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ مدخل ومخرج-
- الاتصال أمبيريميتير، ومصدر طاقة V DC 500، وميكروبومب في سلسلة. إدراج 1 الصمامات ما بين أمبيريميتير ومصدر للطاقة لحماية أمبيريميتير في حالة هو قلل في ميكروبومب-
- خرطوم إدخال إدراج كوب 50 مل مع 20-30 مل الأسيتون داخل-
ملاحظة: يبين الشكل 10 منهاج العمل المكتمل.
3. الإجراء التجريبي
- الأعمال التحضيرية قبل التجربة
- استخدام اسطوانة لحقن الأسيتون تملأ في ميكروبومب. بعد وصول مستوى السائل إلى خرطوم منفذ، تواصل ضخ 10 مل الأسيتون داخل حتى يتم دفع جميع الفقاعات بعيداً عن الدائرة.
ملاحظة: من المستحيل معرفة ما إذا كانت هناك أي فقاعات ترك داخل الدائرة للوحة الغطاء وصفيحة القطب ليست شفافة. باستمرار عن طريق الحقن الأسيتون يساعد على إزالة فقاعات، ولكن لا يضمن أن يتم ترك لا فقاعات داخل ميكروبومب. فقاعات قد تمنع مرور السائل، أو أنهم قد قصيرة الدوائر ويسبب انفجار الجزئي داخل ميكروبومب، الذي سوف يحرق أقطاب كهربائية. أثر فقاعات على عملية ضخ ليست واضحة تماما بعد، ولكن الأعطال التي تتسبب في فقد لوحظ عدة مرات. - تصب الكأس 20-30 مل الأسيتون ووضع خرطوم إدخال داخل الكأس. التأكد من أن مستوى السائل أعلى من المدخل 5 مم على الأقل حيث أن الأسيتون يمكن أن تتدفق إلى المضخة ويمكن أن امتص لا الهواء في قاعة ميكروبومب-
- استخدام اسطوانة لحقن الأسيتون تملأ في ميكروبومب. بعد وصول مستوى السائل إلى خرطوم منفذ، تواصل ضخ 10 مل الأسيتون داخل حتى يتم دفع جميع الفقاعات بعيداً عن الدائرة.
- اختبار ضغط ثابت
- إرفاق خرطوم منفذ إلى إطار صغيرة حتى تظل الخرطوم مستقيم وعمودي. وضع مسطرة جنبا إلى جنب مع خرطوم منفذ لقياس مستوى السائل-
- الاتصال بمصدر الطاقة في ميكروبومب-
- بدء تشغيل الاختبار عن طريق الضغط على المفتاح وثم وضع علامة أسفل منسوب السائل الأولية.
- بعد أن أصبح مستوى السائل مستقرة، سجل الوقت والمستوى النهائي للسائل، والتيار الكهربائي-
- الاستمرار في تسجيل مستوى السائل والتيار كل 10 ق حتى ينهار ميكروبومب-
- تدفق اختبار معدل
- استخدام اسطوانة قياس كبير لجمع السائل يخرج من خرطوم منفذ. ومن المؤكد أن إصلاح خرطوم منفذ حتى يظل النهاية علو نفس مستوى السائل في الكأس.
- الاتصال بمصدر الطاقة في ميكروبومب-
- بدء تشغيل الاختبار عن طريق الضغط على المفتاح وثم وضع علامة أسفل منسوب السائل الأولية.
- كما يبدأ السائل بالتدفق من خرطوم منفذ، سجل حجم الأسيتون داخل الاسطوانة قياس كل 10 ثانية. كما يمضي التجربة، إضافة الأسيتون إلى الكأس للحفاظ على مستوى السائل-
- اختبار الموثوقية
- استخدام متوسط وقت العمل لتقييم مدى موثوقية المضخة. أثناء اختبار معدل التدفق، واختبار ضغط ثابت، تسجيل وقت العملية قبل أن ينهار المضخة. تسجيل الظواهر مفصلة لكل تصنيف تفصيلي خلال التجربة وتفقد سطح صفيحة القطب بعد ذلك لمزيد من التحليل.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
كما هو موضح في الشكل 11، ضغط المضخة وعن تزايد معدل الارتفاع عند زيادة الجهد. عندما يصل التيار الكهربائي إلى 500 الخامس، ضغط مضخة يصل إلى 1,100 السلطة الفلسطينية.
ارتفاع ضغط ثابت مضخة مع ارتفاع غرفة المضخة زيادة عند ارتفاع الدائرة أقل من 0.2 مم. أداء مضخة يصل إلى أعلى نقطة عند ارتفاع الدائرة 0.2 مم. ثم، قطرات ضغط ثابت عند ارتفاع الدائرة في تزايد مستمر. ويعتقد أن 0.2 مم هو أفضل قيمة لارتفاع الدائرة. ي...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
إحدى الخطوات الحاسمة ضمن البروتوكول لتفقد صفيحة القطب بعناية. نتوءات صغيرة على حافة القطب يمكن أن ينتج ماس، وسلامة السطحية إلى حد كبير يمكن أن تؤثر على أداء المضخة. تنظيف صفيحة القطب وحامل أيضا مهم جداً. ارتفاع دائرة القطب أقل من 1 مم، حتى ذرات الغبار الصغيرة قد منع تدفق السائل العامل وتسبب ماس. قبل الاختبار، يمكن إزالة حقن الأسيتون في قاعة الفقاعات خارج الدائرة.
يمكن أن يتأثر أداء ميكروبومب شدة بارتفاع الدائرة. للقضاء على مثل هذا التأثير، يمكن استبدال لوحة الدائرة المرنة بمواد أكثر صعوبة.
...الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
شكر وتقدير
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
وكان هذا العمل تحت رعاية "مؤسسة العلوم الطبيعية الوطنية الصينية" (51375176)؛ مؤسسة العلوم الطبيعية مقاطعة قوانغدونغ الصين (2014A030313264)؛ والعلوم والتكنولوجيا تخطيط المشروع لمقاطعة قوانغدونغ، الصين (2014B010126003).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| مقياس | |||
| DC مزود الطاقة عالي الجهد | NanTong Jianuo شركة الأجهزة الكهربائية | GY-WY500-1 | |
| الصمامات | - | ||
| منظف بالموجات فوق الصوتية | شركة جهاز الموجات فوق الصوتية | ديروي - | |
| الحديد | - | - |
المراجع
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
- Kazemi, P. Z., Selvaganapathy, P. R., Ching, C. Effect of micropillar electrode spacing on the performance of electrohydrodynamic micropumps. J Electrostat. 68 (4), 376-383 (2010).
- Kano, I., Nishina, T. Effect of electrode arrangements on EHD conduction pumping. IEEE Trans Ind Appl. 49 (2), 679-684 (2013).
- Laser, D. J., Santiago, J. G. A review of micropumps. J Micromech Microeng. 14 (6), R35(2004).
- Fylladitakis, E. D., Theodoridis, M. P., Moronis, A. X. Review on the history, research, and applications of electrohydrodynamics. IEEE Trans Plasma Sci. 42 (2), 358-375 (2014).
- Yazdani, M., Seyed-Yagoobi, J. Effect of Charge Mobility on Electric Conduction Driven Dielectric Liquid Flow. Electrostatics Joint Conf. , (2009).
- Gharraei, R., Esmaeilzadeh, E., Hemayatkhah, M., Danaeefar, J. Experimental investigation of electrohydrodynamic conduction pumping of various liquids film using flush electrodes. J Electrostat. 69 (1), 43-53 (2011).
- Gharraei, R., Esmaeilzadeh, E., Nobari, M. R. H. Numerical investigation of conduction pumping of dielectric liquid film using flush-mounted electrodes. Theor Comp Fluid Dyn. 28 (1), 89(2014).
- Jeong, S. -I., Seyed-Yagoobi, J. Experimental study of electrohydrodynamic pumping through conduction phenomenon. J Electrostat. 56 (2), 123-133 (2002).
- Seyed-Yagoobi, J. Electrohydrodynamic pumping of dielectric liquids. J Electrostat. 63 (6), 861-869 (2005).
- Hojjati, M., Esmaeilzadeh, E., Sadri, B., Gharraei, R. Electrohydrodynamic conduction pumps with cylindrical electrodes for pumping of dielectric liquid film in an open channel. Colloid Surface A. 392 (1), 294-299 (2011).
- Yazdani, M., Seyed-Yagoobi, J. Numerical investigation of electrohydrodynamic-conduction pumping of liquid film in the presence of evaporation. J Heat Trans-T ASME. 131 (1), 011602(2009).
- Vafaie, R. H., Ghavifekr, H. B., Lintel, H., Brugger, J., Renaud, P. Bi-directional AC electrothermal micropump for on-chip biological applications. Electrophoresis. 37 (5-6), 719-726 (2016).
- Pearson, M. R., Seyed-Yagoobi, J. Experimental Study of Linear and Radial Two-Phase Heat Transport Devices Driven by Electrohydrodynamic Conduction Pumping. J Heat Trans-T ASME. 137 (2), 022901(2015).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن