با تلاش محققان؛

تولید حباب‌های کوچک با ریزترین تراشه

یک گروه تحقیقات بین‌المللی اقدام به ساخت تراشه‌ای کردند که قادر به تولید میکروحباب است. این تراشه در نسل جدیدی از دستگاه‌های کاویتاسیون روی تراشه است.

کد خبر: ۹۴۴۶۷۲

شنبه - ۰۵ تير ۱۴۰۰ / June 26, 2021

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، کاویتاسیون هیدرودینامیکی پدیده اصلی تغییر فاز است که می‌تواند با کاهش ناگهانی فشار استاتیک موضعی درون یک مایع رخ دهد. ظهور سیستم‌های میکروالکترومکانیکی (MEMS) و دستگاه‌های میکروسیالی پرسرعت با پیاده‌سازی در بسیاری از زمینه‌ها از جمله کاویتاسیون توجه زیادی را به خود جلب کرده است.

فرزاد رخسار طالبازار و همکارانش از ترکیه، سوئد و سوئیس در مطالعه جدیدی که به تازگی در نشریه Nature Microsystems و Nanoengineering به چاپ رسیده، نسل جدیدی از دستگاه‌های کاویتاسیون روی تراشه را با هشت میکروکانال ساختاری موازی ساخته‌اند.

این تیم از آب و یک سوسپانسیون میکرو حباب پلی‌وینیل الکل (PVA) به‌عنوان سیال موجود در دستگاه استفاده کردند. ویژگی‌هایی که در ادامه این فناوری کاویتاسیون روی تراشه ایجاد خواهد شد موجب می‌شود تا این فناوری کاربرد‌های مختلفی در دستگاه‌های میکروسیالی یا ارگان روی تراشه برای رهاسازی یکپارچه دارو و کاربرد‌های مهندسی بافت پیدا کند.

کاویتاسیون هیدرودینامیکی (HC) یک پدیده تغییر فاز بوده که شامل یک سیال است و هنگامی شروع می‌شود که فشار استاتیک به مقدار قابل توجهی کاهش یابد که این میزان به‌عنوان فشار بخار اشباع شناخته می‌شود. این پدیده شامل تبخیر تدریجی برای تولید، رشد و انفجار حباب‌ها است. به‌عنوان مثال، حباب‌های کوچک می‌توانند در مناطق کم فشار تشکیل شوند. کاویتاسیون یک پدیده نامطلوب است و بیشتر مطالعات در مورد فیزیک کاویتاسیون پیرامون روش‌های جلوگیری یا کاهش آن است.

هدف محققان طراحی و ساخت دستگاه‌های میکروسیالی است که قادر به تولید حباب‌های کاویتاسیون هستند. در این کار، تالابازار و همکارانش عملی بودن مفهوم کاویتاسیون روی تراشه برای تولید جریان‌های حفره در فشار‌های پایین برای کشف قابلیت آن‌ها برای کاربرد‌های میکروسیستم را مورد بررسی قرار دادند.

برای این منظور، محققان یک دستگاه میکروسیالی جدید با هشت میکرو کانال کوتاه و موازی به‌ عنوان دستگاه کاویتاسیون روی تراشه نسل بعدی طراحی کردند. آن‌ها اثر میکروحباب‌های پلی‌وینیل الکل (PVA) را به‌عنوان یک تسهیل کننده کاویتاسیون در فرآیند بررسی کردند که نتایج عملکرد بالای دستگاه برای ایجاد حفره را نشان داد.

این تیم در جایی که دستگاه میکروسیال حاوی یک کانال ورودی برای هدایت مایع به داخل محفظه ورودی است، یک میکروابزار با عناصر محدود کننده جریان را در اختیار شما قرار داده است. محفظه ورودی شامل یک کانال دراز بود تا جریان هرج و مرج زودگذر قبل از ورود مایعات به نازل از بین برود. این تیم با استفاده از مخزن نیتروژن فشار بالا فشار ورودی مورد نظر را به سیستم تحویل دادند.