October 9th, 2017
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.
الهدف العام من هذه التجربة هو تصنيع مضخة صغيرة للتوصيل باستخدام أقطاب كهربائية مستوية متماثلة على صفائح مثبطة للهب ومقوى بالزجاج من أجل اختبار تأثير أبعاد الغرفة على أداء مضخة ميكرو موصلة. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أن الجهد المتضمنة منخفض عدة مئات من الفولت. وتكلفة التصنيع منخفضة نسبيا.
على الرغم من أن هذه الطريقة يمكن أن توفر نظرة ثاقبة لآلية مضخة التوصيل ، إلا أنه يمكن تطبيقها أيضا على العديد من الأنظمة الأخرى مثل أنظمة توصيل الجذع وأنظمة التبريد الدقيق. للبدء ، ضع اللوحة داخل الدورق بحيث يكون سطح القطب متجها لأسفل للمساعدة في إزالة الجزيئات الصغيرة مثل الغبار من سطح اللوحة. أيضا ، ضع الحامل وأنابيب المدخل والمخرج والأدوات الأخرى المستخدمة في التجارب داخل الدرق.
ثم صب ما يكفي من الأسيتون بنسبة 99.5 في المائة لغمر العناصر. ضع الدورق داخل الغسالة بالموجات فوق الصوتية ، وقم بتشغيله لمدة خمس دقائق. بعد ذلك ، أدخل أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ في الفتحتين الموجودتين على لوحة الغطاء.
ضع لوحة غرفة مصنوعة من غشاء السيليكون على لوحة القطب الكهربائي ، ثم قم بتغطيتها بلوحة غطاء. قم بتكديس ومحاذاة لوحة الغطاء ولوحة الغرفة ولوحة القطب من أعلى إلى أسفل وأدخل الألواح المحاذاة في الحامل. استخدم مسمار M2 لتثبيت الألواح داخل الحامل.
اضغط على الألواح معا عن طريق شد البراغي. بعد ذلك ، استخدم خرطومين من البولي يوريثين بأقطار خارجية تبلغ أربعة ملليمترات وأقطار داخلية تبلغ ملليمترين لتوصيل أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المدخلة والمخرجة. قم بتوصيل مقياس الأمبير ومصدر طاقة تيار مستمر 500 فولت والمضخة الدقيقة في سلسلة.
ثم أدخل فتيل واحد مللي أمبير بين مقياس الأمبير ومصدر الطاقة لحماية مقياس الأمبير في حالة تقصير المضخة الدقيقة. أخيرا ، أدخل خرطوم المدخل في دورق سعة 50 مليلتر مع 20 إلى 30 مل من الأسيتون بالداخل. للتحضير للتجربة ، استخدم أسطوانة لاستخراج الأسيتون لملء المضخة الدقيقة.
بعد وصول مستوى السائل إلى خرطوم المخرج ، استمر في استخراج عشرة ملليلتر من الأسيتون بالداخل حتى يتم دفع جميع الفقاعات بعيدا عن الغرفة. قم بشفط الأسيتون بشكل متكرر من المضخة ثم أعد حقنه دون إدخال أي هواء داخل المضخة للمساعدة في إزالة الفقاعات. لإجراء اختبار الضغط الساكن ، قم بتوصيل خرطوم المخرج بإطار صغير بحيث يظل الخرطوم مستقيما ورأسيا.
ضع مسطرة بجانب خرطوم المخرج لقياس مستوى السائل. قم بتوصيل المضخة الدقيقة بمصدر الطاقة. ابدأ الاختبار برفع الجهد إلى 500 فولت ثم حدد مستوى السائل الأولي.
بعد أن يصبح مستوى السائل مستقرا ، سجل الوقت ومستوى السائل النهائي والتيار الكهربائي. استمر في تسجيل مستوى السائل والتيار كل عشر ثوان حتى تتعطل المضخة الدقيقة. لإجراء اختبار معدل التدفق ، استخدم أسطوانة قياس كبيرة لتجميع السائل الخارج من خرطوم المخرج.
تأكد من إصلاح خرطوم المخرج بحيث تظل النهاية على نفس ارتفاع مستوى السائل في الدورق قم بتشغيل مصدر الطاقة. ابدأ الاختبار برفع الجهد إلى 500 فولت ثم حدد مستوى السائل الأولي.
عندما يبدأ السائل في التدفق من خرطوم المخرج ، سجل حجم الأسيتون داخل أسطوانة القياس كل عشر ثوان. مع استمرار التجربة ، أضف الأسيتون إلى الدورق للحفاظ على مستوى السائل. يظهر هنا المعدل المتزايد لضغط المضخة مع زيادة الجهد.
عندما يصل الجهد إلى 500 فولت ، يصل ضغط المضخة إلى 1 ، 100 باسكال. يرتفع الضغط الثابت للمضخة مع ارتفاع غرفة المضخة. يصل أداء المضخة إلى أعلى نقطة له عندما يكون ارتفاع الغرفة 0.2 ملم.
ثم ينخفض الضغط الساكن عندما يستمر ارتفاع الغرفة في الزيادة. بناء على هذه النتائج ، يعتبر 0.2 ملم أفضل قيمة لارتفاع الغرفة. عن طريق زيادة طول الغرفة ، يرتفع الضغط الساكن ، مع منحدر كبير حتى طول الغرفة 23 ملم.
ثم يستمر في الارتفاع بمنحدر أصغر ، مما يشير إلى ارتفاع تدريجي. هناك انخفاض طفيف في الضغط الساكن مقابل منحنى عرض الغرفة عندما يزيد عرض الغرفة من ملليمترين إلى ثلاثة ملليمترات. بعد ذلك ، يظل الضغط الساكن عند مستوى معين مع زيادة عرض الغرفة.
بمجرد إتقانها ، يمكن القيام بهذه التقنية في نصف ساعة إذا تم إجراؤها بشكل صحيح. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية إعداد نظام أساسي واختبار أداء مضخة ميكرو التوصيل. لا تنس أن العمل باستخدام الأسيتون يمكن أن يكون خطيرا ويجب دائما اتخاذ الاحتياطات مثل ارتداء القفازات المطاطية أثناء تنفيذ هذا الإجراء.
أظهرنا أن إثبات هذه الطريقة أمر بالغ الأهمية. قد تحدث ماس كهربائى أثناء التجربة إذا لم يتم إجراء خطوات الغسيل والفحص بعناية.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
تقدم هذه الدراسة بروتوكولاً لتصنيع مضخة موصلية دقيقة باستخدام أقطاب كهربائية مسطحة متماثلة على صفائح مركبة من الإيبوكسي المقوى بالزجاج المانع للهب ومغلف بالنحاس. تهدف الدراسة إلى التحقيق في كيفية تأثير أبعاد الغرفة على أداء المضخة الدقيقة.
This protocol enables low-cost, low-voltage fabrication of conduction micropumps for investigating electrohydrodynamic fluid transport. The platform supports systematic evaluation of chamber geometry effects on pump performance, providing quantitative data for microfluidic device optimization. Such characterization aids in de-risking early-stage designs for lab-on-a-chip and micro-cooling applications by establishing performance thresholds under controlled conditions.
The method fits within early discovery workflows where fluidic actuation mechanisms are evaluated for integration into diagnostic or therapeutic delivery platforms.