وبلاگ

توانایی ساخت ابزارهای کوچک در حدود میکرون (MEMS) بهانه ای جدید برای تحقیقات گسترده علمی شده است و آهنگ رشد مقالات علمی با ایده های نو را شتاب داده است. حوزه سیالاتی (MEMS) شامل طراحی و ساخت ابزارهایی برای انتقال ماهرانه و هدفمند سیالات است. مطالعات علمی این حوزه تحت نام میکروسیالات انجام می شود و در این میان میکرو کانال ها آتش علاقه به مکانیک سیالات کلاسیک را مجددا شعله ور ساخته اند . به طور کلی کانال هایی با قطر هیدرولیکی بین 1 تا 100 میکرومتر را میکروکانال می نامند و از آن ها به منظورهای مختلفی نظیر انتقال حرارت، انتقال گونه های جرمی و طراحی لایه های سطحی در ابزار (MEMS) استفاده می شود.
استفاده از سیستم های میکروسیالی برای کنترل حجم های کوچک سیال، فواید بسیاری را در صنایع مهندسی شیمی و بیوشیمی دارد. تولیدات میکروسیالی پیشرفته شامل مبدل های حرارتی مینیاتوری برای خنک کردن سیکل های مرکب، میکرو راکتورها برای تولید مقادیر کم مواد خطرناك یا گران، سنسورهای بیوشیمیایی lab-on-a-chip که آزمایشات بیولوژیک پیچیده روی نمونه های نانو لیتری انجام می دهند، سیستم های کروماتوگرافی (رنگ نگاری) گاز قابل حل برای یافتن منابع آلوده کننده هوا می باشند. وجه مشترك بین این مثال ها نیاز به حرکت دادن سیال در وسیله به صورت کنترل شده است.

فصل اول: کلیات
1-1) آشنایی با میکروکانال ها
تکنولوژی میکرو ماشین کاری که در اواخر سال 1980 به وجود آمده، توانایی تولید سنسورها و فعال کننده هایی در ابعاد میکرون را دارد. این میکرو مبدل ها (میکرو ترانس ها) می توانند با سیگنال های مناسب و شدت جریان یکی شده تا میکرو سیستم های الکتریکی – مکانیکی را به وجود آورند. که می توانند توزیع زمان حقیقی را ایجاد کنند.
این قابلیت یک نظریه جدید را برای تحقیقات مربوط به کنترل جریان، ایجاد می کند. از سوی دیگر، اثرات سطحی، بر جریان سیال میان این وسایل میکرو مکانیکی غالب می شود. که این امر به خاطر، بزرگی نسبت سطح به حجم در شکل گیری ابعاد میکرون می باشد.
ما نیاز به آزمایش دوباره نیروهای سطحی در معادلۀ مومنتوم داریم . به علت کوچک بود ن شان، گاز در اعداد نادسن بالا جریان می یابد و بنابراین شرایط مرزی نیاز به تغییرات دارد. به علاوه با ایجاد این تکنولوژی، این سیستم ها همچنین می توانند، زمینه ساز اصلی برای تحقیقات علم جریان باشند.
در طول دهه اخیر، تکنولوژی میکروماشین کاری برای ساختن اجزاء مکانیکی در ابعاد میکرون، در دسترس است. میکرو ماشین ها نقش مهمی در بیشتر علوم داشته اند (نظیر بیولوژی، پزشکی، اپتیک، علوم فضا و مهندسی برق و مکانیک) که ما در این تحقیق، بحث خود را به آثار انتقال جریان و به طور ویژه روی دینانیک سیالات، محدود می کنیم.
این زمینه جدید فقط مبدل های کوچک برای حس کردن و کارکرد در ی ک محدوده که ما قبلاً آزمایش نکرده ایم را ایجاد نمی کند بلکه به ما این امکان را می دهد که، وارد محیطی بشویم که در آن اثرات سطحی بیشترین آثار را دارد. شکل (1-1) تصویر یک موتور محرك الکترواستاتیکی توسط یک میکروسکوپ الکتریکی را نشان می دهد.
این وسیله بهانه ای بر ای شروع زمینه میکروماشین ها شد . یک ساختار گرفته شده از مفهوم میکروموتور که در نهایت منجر به شکل گیری حسگر کیسه هوا (ایربگ) شد. باعث کاهش تلفات ناشی از تصادفات اتومبیل شد و امروزه در اکثر ماشین ها به کار می رود. در طول دوره تکامل میکروموتور، مشخص شد که نیروی اصطکاك بین روتور و لایۀ زیرین، تابعی از سطح تماس است. این نتیجه از قانون سنتی اصطکاك گرفته شده است. (f=uN) که می گوید، نیروی اصطکاك به طور خطی فقط به نیروی عمودی سطح N بستگی دارد. در مورد میکروموتور، نیروی سطحی بی ن روتور و لایه زیری ن، بیشتر نیروی اصطکاك را تشکیل می دهند. با این حال قانون قدیمی اصطکاك، شرایطی را بیان می کند که نیروی وارد بر جسم به سطح تماس بستگی ندارد.انحرافات از دانش مرسوم معمولاً در دنیای میکرو یافت می شود.
این امر، عرصه میکروماشین ها به عنوان یک تکنولوژی تا مرز ایجاد یک دانش جدید را فراهم می کند.
از فرایند میکرو ماشین کاری در لیتوگرافی (چاپ روی سنگ) برای ظاهر کردن الگوهای طراحی شده استفاده می شود. بخش اضافی سپس کنار گذاشته می شود . این روش ها مشابه روش استفاده شده در ساخت یک مدار فشرده (IC) است اما با یک تفاوت: ساختاره ای ساده و سه بعدی معمولاً به علت طبیعت اجزای مکانیکی ویژگی های رایجی هستند . تکنولوژی های تولید گوناگون مانند میکروماشین کاری بدنه جسم، میکروماشین کاری سطحی و لیگا (برگرفته از عبارت آلمانی LIGA) برای ساخت میکرو ماشین های مختلف گسترش یافته اند.