مشخصات پژوهش

عنوان	پخش ذرات در جریان الکترواسموتیک سیالات ویسکوالاستیک در یک میکروکانال شیاری با پتانسیل زتای نامتقارن دیواره
نوع پژوهش	پایان نامه
کلیدواژه‌ها	پخش، سیال ویسکوالاستیک، جریان الکترواسموز، پتانسیل زتای نامتقارن، ریزکانال شیاری
چکیده	در بسیاری از دستگاه های آز-تراشه ریزکانال هایی وجود دارند که به دلایل مختلفی چون صرفه جویی در هزینه ها، بالابردن کیفیت کنترل فرآیند، محدودیت های ساخت و سازگاری زیستی و شیمیایی از مواد مختلفی در ساخت دیواره های آنها استفاده می شود. به طوری که در ریزکانال های مستطیلی که یکی از رایج ترین هندسه های به کار رفته در ریزکانال ها هستند، جنس دیواره های بالایی و پایینی به طور معمول متفاوت است. این امر سبب می گردد که جریان الکترواسموز ایجاد شده در چنین کانال هایی دارای پتانسیل زتای نامتقارن در دیواره ها باشد و متعاقبا میدان سرعت نامتقارنی در کانال ایجاد شود. از طرف دیگر، بسیاری از مایعات مورد مطالعه در آز-تراشه مایعات زیستی هستند که به واسطۀ داشتن مولکول های درشت خاصیت کشسانی دارند؛ به طوری که رفتار مایع از حالت نیوتنی خارج شده و به صورت ویسکوالاستیک درمی آید. مطالعات نشان می دهد که در شبیه سازی فرآیند پخش نمونه در ریزکانال های مستطیلی با نسبت طول به عرض دو و بزرگ تر، چنانچه از ریزکانال شیاری معادل استفاده شود، می توان فرآیند پخش را در حالت شبه-پایا با دقت مناسبی محاسبه نمود و در عین حال از حجم محاسبات به مقدار چشمگیری کاست. بنابراین هدف از پژوهش پیش رو بررسی پدیدۀ پخش سیال ویسکوالاستیک تحت جریان الکترواسموز در یک ریزکانال شیاری با پتانسیل زتای نامتقارن دیواره است. برای حل مسئله از یک روش تحلیلی به نام روش گیل-سانکاراسوبرامانیان استفاده شده است. مدل ساده شدۀ پی تی تی نیز برای مدل-سازی رفتار غیرخطی مایع ویسکوالاستیک به کار رفته است. از نرم افزار کامسول نیز برای شبیه سازی عددی مسئله به منظور اعتبارسنجی نتایج به دست آمده از حل تحلیلی استفاده شده است که با دقت خوبی حل تحلیلی را تایید می نماید. نتایج به دست آمده نشان می دهد که استفاده از فرض ساده سازی سیال نیوتنی به جای سیال غیرنیوتنی، بسته به میزان خاصیت کشسانی سیال موجب ایجاد خطای چشمگیری در محاسبۀ میزان جابجایی و پخش نمونه می شود. همچنین با افزایش نسبت پتانسیل زتای دیواره ها، خاصیت کشسانی مایع و کاهش ضخامت نسبی دولایۀ الکتریکی سرعت جابجایی نمونه افزایش می یابد. چنانچه نمونه در ابتدای تزریق تمام سطح مقطع را دربرگیرد و ضخامت نسبی دولایۀ الکتریکی نیز چشمگیر باشد، بیشترین مقدار ضریب پخش اولیه نه به نسبت زتاهای کوچک بلکه به حالت پتانسیل زتای متقارن تعلق دارد. همچنین ضخامت قابل توجه دولایۀ الکتریکی سبب می شود که کمینۀ ضریب پخش در حالت پایا نه در نسبت زتای متقارن، بلکه در نسبت زتاهای نزدیک به یک رخ دهد که متناسب با خاصیت کشسانی مایع مقدار نسبت زتای مربوطه تغییر می کند. با کاهش ضخامت نسبی دولایۀ الکتریکی اما، رفتار فوق تغییر کرده و ضریب پخش هم در حالت گذرا و هم در حالت پایا با افزایش نسبت زتا به طور پیوسته کاهش می یابد. افزایش خاصیت کشسانی مایع نیز همواره باعث افزایش ضریب پخش می گردد. تاثیر تغییرات ضخامت نسبی دولایه بر ضریب پخش اما متفاوت است و بسته به مقدار نسبت پتانسیل زتا، خاصیت کشسانی مایع و محدودۀ تغییرات ضخامت، می تواند سبب کاهش یا افزایش ضریب پخش شود. در نسبت زتاهای کوچک و تا حدی میانی کاهش ضخامت نسبی دولایه مستقل از میزان خاصیت کشسانی مایع سبب رشد پیوستۀ ضریب پخش می-گردد. در نقطۀ مقابل برای نسبت زتای متقارن، نازک تر شدن دولایه همواره سبب کاهش ضریب پخش می شود. برای سایر نسبت زتاها که شامل مقادیر حدودا میانی تا بزرگ (اما کوچک تر از یک) می شود خاصیت کشسانی مایع اثرگذار بوده و منحنی تغییرات ضریب پخش بر حسب ضخامت نسبی دولایه به صورت نزولی-صعودی است؛ به طوری که ضریب پخش دارای کمینۀ نسبی است که در طراحی ها بایستی مد نظر قرار گیرد.
پژوهشگران	آرمان صادقی (استاد راهنما)، حبیب الله صفرزاده (استاد راهنما)، سام مظفری (دانشجو)