تكييف تشتت تايلور لقياس معامل تشتت محاليل الإلكتروليت عبر إعداد الموائع الدقيقة التي يمكن الوصول إليها

يتمثل نطاق عملنا في تصميم وتنفيذ منصة تجريبية للموائع الدقيقة يمكن الوصول إليها ومناسبة للإجابة على مجموعة واسعة من أسئلة السوائل الأساسية. يتمثل التحدي الأكبر في تطوير عملية تصنيع قابلة للتكرار ومرنة للقنوات الدقيقة بدقة كافية باستخدام معدات منخفضة التكلفة. يسعى بحثنا إلى معالجة النقص الحالي في الإعدادات والبروتوكولات التجريبية الدقيقة التي يسهل الوصول إليها لقياس الانتشار المعزز لأنواع الإلكتروليتات.

تسمح منصتنا أيضا بتصور تفاعلات الأيونات متعددة الأنواع. إعدادنا وبروتوكولنا التجريبي غير مكلفين ويمكن الوصول إليهما بسهولة ودقيق. تسمح تقنية تصنيع القنوات الدقيقة منخفضة التكلفة المستخدمة بإنتاج رقائق تصميم مخصصة في دقائق.

للبدء ، قم بتشغيل برنامج تصميم القاطع الحرفي على الكمبيوتر المتصل. صمم الجزء العلوي من القناة الدقيقة مباشرة في البرنامج ، أو قم باستيراد تصميم متوافق من برنامج خارجي. ثم قم بإرفاق مستطيل بوليستر مقاس 21 سم × خمسة سنتيمترات بالجانب اللاصق من حصيرة القطع.

باستخدام شريط لاصق ، قم بلصق جميع الحواف المحيطة الأربعة لتأمين المستطيل. بعد ذلك ، قم بتحميل حصيرة القطع في قاطع الحرف عن طريق محاذاة الحواف المحددة مع مؤشرات الأسهم الموجودة على الجهاز. أدخل الشفرة في فتحة النقل الأولى لقاطع الحرفة.

انقر فوق إرسال الموجود في الجزء العلوي الأيمن من صفحة التصميم على الشاشة للمتابعة إلى شاشة المراجعة. ثم اضبط عمق الشفرة على تسعة ، والقوة على 33 ، وتمر إلى واحد ، والسرعة إلى واحد. انقر الآن فوق إرسال لإرسال المهمة إلى قاطع الحرف وبدء عملية القطع.

بعد إزالة حصيرة القطع من القاطع ، استخدم الملقط لإزالة مادة البوليستر السالبة من الصفيحة المقطوعة. بعد ذلك ، قم بتصميم حشوات البولي أميد على شكل دونات باستخدام برنامج تصميم القاطع الحرفي أو استيراد تصميم الحشية من البرامج المتوافقة. قم بإرفاق قطعة من شريط البولي أميد بطول 21 سم بحيث يكون الجانب اللاصق متجها لأعلى على حصيرة القطع وقم بتثبيتها بشريط لاصق على طول الحواف الأربعة.

أدخل إعدادات القطع لشريط البولي أميد بعمق شفرة تسعة ، وقوة واحد ، وتمريرات واحدة وسرعة واحدة. انقر فوق إرسال لإرسال مهمة قطع الحشية إلى قاطع الحرفة. ثم ضع لوح البوليستر المقطوع على سطح نظيف ومستو بحيث تكون النتوءات متجهة لأعلى.

باستخدام الملقط ، انزع حشية واحدة من شريط البولي أميد المقطوع وضعه على الجانب السفلي المسطح لمنفذ مطبوع ثلاثي الأبعاد. قم بمحاذاة المنفذ مع فتحة مدخل التدفق ، وباستخدام الحشية ، قم بتثبيته على لوح البوليستر المسطح. الآن في غطاء الدخان ، ضع كمية صغيرة من الغراء الفائق على طول محيط المنفذ أثناء الضغط عليه لأسفل لإنشاء ختم مانع لتسرب الماء.

لتصنيع جسم القناة الدقيقة من مادة البولي أميد ، قم بتصميم جسم القناة الدقيقة باستخدام برنامج تصميم القاطع الحرفي أو عن طريق استيراد تصميم خارجي متوافق. قم بتوصيل الشريط اللاصق المصنوع من مادة البولي أميد بطول 21 سم مع وضع الجانب اللاصق لأعلى على حصيرة القطع. بعد ذلك ، قم بتحميل حصيرة القطع في قاطع الحرف عن طريق محاذاة الحواف المحددة مع مؤشرات الأسهم الموجودة على الجهاز.

انقر فوق إرسال في الجزء العلوي الأيمن من صفحة التصميم لمراجعة إعدادات المواد والقص. استخدم نفس معلمات القطع المستخدمة في الحشوات. انقر فوق إرسال لإرسال مهمة القطع إلى قاطع الحرفة.

ثم قم بإزالة حصيرة القطع من القاطع وباستخدام الملقط ، قم بإزالة مادة البولي أميد السالبة من تصميم القناة. الآن ضع شريط البولي أميد بحيث يكون الجانب اللاصق متجها لأعلى على سطح مستو ونظيف. ضع مستطيل البوليستر بعناية على شريط البولي أميد المكشوف ، مع توسيط شريط البولي أميد عبر عرض البوليستر.

باستخدام الأسطوانة ، قم بتطبيق ضغط لأسفل للتخلص من فقاعات الهواء الكبيرة وفحص بصري بحثا عن أي حطام أو تزييف. بعد ذلك ، اقلب مجموعة شريط البولي أميد وقم بإزالة الغطاء الواقي من الجانب اللاصق. قم بمحاذاة لوح البوليستر العلوي المثبت بالمنفذ المطبوع ثلاثي الأبعاد إلى مدخل ومخرج شريط البولي أميد ، ثم ضع لوح البوليستر بعناية فوق طبقة البولي أميد.

لإعداد مضخة المحقنة ، املأ حقنة زجاجية سعة 0.5 مل بالماء منزوع الأيونات. قم بتركيب المحقنة على مضخة حقنة قابلة للبرمجة واضغط على زر التقديم السريع حتى يبدأ الماء في الخروج من طرف المحقنة. ثم قم بقطع قطعة بطول 50 سم من أنابيب البولي تترافلورو إيثيلين.

باستخدام الملقط ، قم بتوصيل طرفي الأنبوب بأطراف حقنة قياس 27 عن طريق إدخال الأنبوب فوق الأطراف وسحبه لأسفل. املأ طرف المحقنة والأنبوب المتصلين بالماء منزوع الأيونات حتى يتشكل الغضروف المفصلي المحدب عند فتحة الطرف. قم بتوصيل الطرف بالمحقنة الزجاجية المثبتة على المضخة ، مما يضمن عدم وجود فقاعات هواء في المحقنة أو الحافة.

اضبط مضخة الحقنة على وضع البضع فقط. أدخل نوع المحقنة وحجمها بحجم 0.5 ملليلتر في واجهة المضخة. باستخدام شريط لاصق بعرض 2.54 سم ، قم بلصق طرف الموائع الدقيقة المجمع بالكامل على لوحة الضوء.

بعد ذلك ، قم بتركيب عدسة ماكرو F2 مقاس 20 ملم على الكاميرا وقم بتوصيلها بمشغل عن بعد. قم بإعداد حامل ثلاثي القوائم وقم بتركيب الكاميرا فوق لوحة الإضاءة ، بزاوية لأسفل لمواجهة التجربة. قم بتوسيط المنظر على نقطة الالتقاط المقطوعة في شريط البولي أميد.

قم ببرمجة الكاميرا عبر المشغل عن بعد لالتقاط الصور كل ثانية. ضع طبقة من الشريط الشفاف فوق فتحة مدخل التتبع لمنع السائل من الهروب ، مع ضمان طي حافة واحدة من الشريط لتشكيل علامة تبويب صغيرة لسهولة الإزالة. قم بتوصيل وتشغيل مضخة الحقنة القابلة للبرمجة لإغراق القناة الدقيقة برفق بالماء منزوع الأيونات بمعدل تدفق منخفض للغاية.

ثم املأ طرف ماصة صغيرة سعة 0.5 ميكرولتر بمحلول تتبع محضر. باستخدام علامة التبويب المطوية ، قم بتقشير الشريط الذي يغطي فتحة مدخل التتبع. باستخدام زاوية منديل منخفض الوبر ، قم بإزالة أي ماء زائد منزوع الأيونات من فتحة المدخل وانتظر 30 ثانية حتى تستقر الواجهات البحرية.

بعد 30 ثانية ، قم بتوزيع محلول التتبع في فتحة المدخل باستخدام الماصة. قم بتنعيم الشريط على الفور مرة أخرى فوق الفتحة باستخدام الحد الأدنى من الضغط والحركة المستمرة لإعادة إغلاق المدخل. بعد التأكد من برمجة مضخة المحقنة على معدل التدفق الحجمي المستهدف ، ابدأ تشغيل مضخة المحقنة وقم بتشغيل الكاميرا البعيدة في وقت واحد لبدء التصوير.

إذا لم تكن الحواف الأفقية لتراكب المستطيل محاذاة مع جدران القناة الدقيقة، فقم بتمرير المؤشر فوق زاوية مستطيلة، وانقر فوق الصورة وقم بتدويرها حتى تتم محاذاة الجدران الأفقية بالتوازي مع جدران القناة. اضغط على أي مفتاح للمتابعة. سيتم إغلاق الصورة المنبثقة وإعادة فتحها مع الاتجاه المصحح.

انقر واسحب لتحديد منطقة مربعة ذات جوانب مساوية لعرض القناة، متمركزة عند نقطة الالتقاط. اضغط على أي مفتاح للمتابعة وستغلق الصورة المنبثقة. ثم استخرج شدة القناة الزرقاء عند كل بكسل داخل منطقة الاقتصاص المحددة من صورة RGB.

اعكس القيم بطرح كل منها من 255 ، وهي الحد الأقصى لقيمة القناة الزرقاء. احسب متوسط قيمة الكثافة للقناة الزرقاء المقلوبة عبر جميع وحدات البكسل في المنطقة التي تم اقتصاصها. احفظ كل قيمة محسوبة لإنشاء سلسلة زمنية من متوسط شدة القناة الزرقاء المقلوبة عند نقطة الالتقاط.

استخدم صندوق أدوات تركيب المنحنى غير الخطي في الكود لإدخال سلسلة بدوام كامل لمتوسط شدة القناة الزرقاء المقلوبة. تم رسم متوسط شدة القناة الزرقاء المقلوبة بمرور الوقت وأظهر توافقا وثيقا بين البيانات التجريبية وملاءمة تشتت الخياط النظري ، مع ظهور نقاط زمنية عند 140 ثانية و 150 ثانية و 200 ثانية بوضوح. أظهرت نتائج معامل التشتت من التجارب بثلاث نسب عرض إلى ارتفاع مختلفة توافقا جيدا مع التنبؤات النظرية.