Erişilebilir Bir Mikroakışkan Kurulum Yoluyla Elektrolit Çözeltilerinin Dağılım Katsayısını Ölçmek için Taylor Dispersiyonunun Uyarlanması

Çalışmamızın kapsamı, çok çeşitli temel akışkanlar sorularını yanıtlamaya uygun, erişilebilir bir mikroakışkanlar deney platformu tasarlamak ve uygulamaktır. En büyük zorluk, düşük maliyetli ekipman kullanarak yeterli hassasiyete sahip mikro kanallar için tekrarlanabilir ve aynı zamanda esnek bir üretim süreci geliştirmektir. Araştırmamız, bir elektrolit türünün gelişmiş yayılımını ölçmek için mevcut kolay erişilebilir ve doğru deney düzenekleri ve protokollerinin eksikliğini gidermeyi amaçlamaktadır.

Platformumuz ayrıca çok türlü iyon etkileşimlerinin görselleştirilmesine de olanak tanır. Deney kurulumumuz ve protokolümüz ucuz, kolay erişilebilir ve doğrudur. Kullanılan düşük maliyetli mikrokanal üretim tekniği, özel tasarım çiplerin dakikalar içinde üretilmesine olanak tanır.

Başlamak için, bağlı bilgisayarda zanaat kesici tasarım yazılımını başlatın. Mikrokanal üst kısmını doğrudan yazılımda tasarlayın veya harici yazılımdan uyumlu bir tasarımı içe aktarın. Ardından, kesme matının yapışkan tarafına 21 santimetreye beş santimetrelik bir polyester dikdörtgen takın.

Maskeleme bandı kullanarak, dikdörtgeni sabitlemek için dört çevre kenarını da bantlayın. Ardından, işaretli kenarları cihazdaki ok göstergeleriyle hizalayarak kesme matını zanaat kesiciye yükleyin. Bıçağı, zanaat kesicinin ilk taşıyıcı yuvasına yerleştirin.

İnceleme ekranına geçmek için monitördeki tasarım sayfasının sağ üst köşesinde bulunan Gönder'e tıklayın. Ardından bıçak derinliğini dokuza, kuvveti 33'e, geçişleri bire ve hızı bire ayarlayın. Şimdi işi zanaat kesiciye göndermek ve kesme işlemini başlatmak için Gönder'e tıklayın.

Kesme matını kesiciden çıkardıktan sonra, negatif polyester malzemeyi kesilmiş tabakadan çıkarmak için cımbız kullanın. Ardından, zanaat kesici tasarım yazılımını kullanarak halka şeklindeki poliamid contaları tasarlayın veya conta tasarımını uyumlu yazılımdan içe aktarın. Yapışkan tarafı yukarı bakacak şekilde 21 santimetre uzunluğunda bir poliamid bant parçasını kesme matının üzerine yapıştırın ve dört kenarı boyunca maskeleme bandıyla sabitleyin.

Bıçak derinliği dokuz, kuvvet bir, geçiş bir ve hız bir olan poliamid bant için kesim ayarlarını girin. Conta kesme işini zanaat kesiciye göndermek için Gönder'e tıklayın. Daha sonra kesilmiş polyester levhayı çıkıntıları yukarı bakacak şekilde temiz, düz bir yüzeye yerleştirin.

Cımbız kullanarak, kesilmiş poliamid banttan bir contayı soyun ve 3D baskılı bir bağlantı noktasının düz alt tarafına yerleştirin. Bağlantı noktasını akış giriş deliğiyle hizalayın ve contayı kullanarak düz döşenmiş polyester tabakaya takın. Şimdi bir çeker ocakta, su geçirmez bir conta oluşturmak için aşağı doğru bastırırken portun çevresi boyunca az miktarda süper yapıştırıcı uygulayın.

Poliamid mikrokanal gövdesinin üretimi için, mikrokanal gövdesini zanaat kesici tasarım yazılımını kullanarak veya uyumlu bir harici tasarımı içe aktararak tasarlayın. 21 santimetre uzunluğundaki poliamid bant şeridini yapışkan tarafı yukarı gelecek şekilde kesme matının üzerine yapıştırın. Ardından, işaretli kenarları cihazdaki ok göstergeleriyle hizalayarak kesme matını zanaat kesiciye yükleyin.

Malzeme ve kesim ayarlarını incelemek için tasarım sayfasının sağ üst köşesindeki Gönder'e tıklayın. Contalar için kullanılanla aynı kesme parametrelerini kullanın. Kesme işini zanaat kesiciye göndermek için Gönder'e tıklayın.

Ardından kesme matını kesiciden çıkarın ve cımbız kullanarak negatif poliamid malzemeyi kanal tasarımından çıkarın. Şimdi poliamid bandı yapışkan tarafı yukarı bakacak şekilde düz, temiz bir yüzeye yerleştirin. Poliamid şeridi polyesterin genişliği boyunca ortalayarak polyester dikdörtgeni açıkta kalan poliamid bandın üzerine dikkatlice yerleştirin.

Bir rulo kullanarak, büyük hava kabarcıklarını ortadan kaldırmak için aşağı doğru eşit basınç uygulayın ve herhangi bir kalıntı veya bükülme olup olmadığını görsel olarak inceleyin. Daha sonra poliamid bant tertibatını çevirin ve yapışkan taraftaki koruyucu kapağı çıkarın. 3D baskılı bağlantı noktasına monte edilen üst polyester levhayı poliamid bandın giriş ve çıkışına hizalayın, ardından polyester levhayı dikkatlice poliamid tabakanın üzerine yerleştirin.

Şırınga pompası kurulumu için 0,5 mililitrelik bir cam şırıngayı deiyonize suyla doldurun. Şırıngayı programlanabilir bir şırınga pompasına monte edin ve şırınga ucundan su çıkmaya başlayana kadar hızlı ileri sarma düğmesine basın. Ardından, 50 santimetre uzunluğunda bir politetrafloroetilen boru parçası kesin.

Cımbız kullanarak, boruyu uçların üzerinden geçirip aşağı doğru çekerek borunun iki ucunu 27 gauge şırınga ucuna bağlayın. Bağlı şırınga ucunu ve hortumu, uç açıklığında dışbükey bir menisküs oluşana kadar deiyonize suyla doldurun. Ucu, şırıngada veya uçta hava kabarcığı olmadığından emin olarak pompa üzerindeki prem monteli cam şırıngaya takın.

Şırınga pompasını yalnızca infüze moduna ayarlayın. Şırınga tipini ve boyutunu 0,5 mililitre olarak pompanın arayüzüne girin. 2,54 santimetre genişliğinde maskeleme bandı kullanarak, tamamen monte edilmiş mikroakışkan ucu ışık paneline bantlayın.

Ardından, kameraya 20 milimetrelik bir F2 makro lens takın ve uzaktan tetikleyiciye bağlayın. Bir tripod kurun ve kamerayı deneye bakacak şekilde aşağı doğru açılı olarak ışık panelinin üzerine monte edin. Görünümü poliamid bantta kesilen yakalama noktasında ortalayın.

Fotoğraf makinesini uzaktan tetikleyici aracılığıyla her saniye fotoğraf çekecek şekilde programlayın. Sıvının kaçmasını önlemek için izleyici giriş deliğinin üzerine bir kat şeffaf bant uygulayın ve bandın bir kenarının kolay çıkarılması için küçük bir çıkıntı oluşturacak şekilde katlandığından emin olun. Mikrokanalı çok düşük bir akış hızında deiyonize suyla nazikçe doldurmak için programlanabilir şırınga pompasını bağlayın ve çalıştırın.

Daha sonra 0,5 mikrolitrelik bir mikro pipet ucunu hazırlanmış bir izleyici solüsyonla doldurun. Katlanmış tırnağı kullanarak izleyici giriş deliğini kapatan bandı soyun. Düşük tiftikli bir mendilin köşesini kullanarak, giriş deliğindeki fazla deiyonize suyu hafifçe çekin ve kıyıların stabilize olması için 30 saniye bekleyin.

30 saniye sonra izleyici solüsyonu pipet kullanarak giriş deliğine dağıtın. Girişi yeniden kapatmak için minimum basınç ve sürekli bir hareket kullanarak bandı hemen deliğin üzerine geri düzleştirin. Şırınga pompasının hedef hacimsel akış hızına programlandığından emin olduktan sonra, şırınga pompasını çalıştırın ve görüntülemeye başlamak için uzak kamerayı aynı anda tetikleyin.

Dikdörtgen kaplamanın yatay kenarları mikro kanal duvarlarıyla hizalanmamışsa, imleci bir dikdörtgen köşesinin üzerine getirin, yatay duvarlar kanal duvarlarına paralel hizalanana kadar görüntüyü tıklatın ve döndürün. Devam etmek için herhangi bir tuşa basın. Resim açılır penceresi kapanacak ve düzeltilmiş yönlendirmeyle yeniden açılacaktır.

Kenarları kanal genişliğine eşit, yakalama noktasında ortalanmış kare bir bölge seçmek için tıklayın ve sürükleyin. Devam etmek için herhangi bir tuşa basın, resim açılır penceresi kapanacaktır. Ardından, seçilen kırpma bölgesindeki her pikseldeki mavi kanal yoğunluğunu RGB görüntüsünden çıkarın.

Her birini maksimum mavi kanal değeri olan 255'ten çıkararak değerleri ters çevirin. Kırpılan bölgedeki tüm piksellerde ters çevrilmiş mavi kanalın ortalama yoğunluk değerini hesaplayın. Yakalama noktasında ortalama ters çevrilmiş mavi kanal yoğunluğunun bir zaman serisini oluşturmak için hesaplanan her değeri kaydedin.

Ortalama ters çevrilmiş mavi kanal yoğunluklarının tam zamanlı serisini girmek için koddaki doğrusal olmayan eğri düzeltici araç kutusunu kullanın. Zaman içindeki ortalama ters çevrilmiş mavi kanal yoğunlukları çizildi ve deneysel veriler ile teorik terzi dağılım uyumu arasında yakın bir uyum gösterdi ve 140 saniye, 150 saniye ve 200 saniyelik zaman noktaları açıkça gösterildi. Üç farklı en boy oranındaki deneylerden elde edilen dağılım faktörü sonuçları, teorik tahminlerle iyi bir uyum gösterdi.