آرمان صادقی

در سال های اخیر مطالعه بر روی سامانه های با ابعاد میکرو و نانو افزایش چشم گیری داشته است. مطالعه بر روی جریان الکترواسمزی در میکروکانال ها یکی از زمینه های مورد علاقه محققان در سال های اخیر بوده است. میکروکانال های متخلخل به دلیل جداسازی انتخابی و افزایش شار انتقال جرم بسیار سودمند هستند. نحوه انتقال اجزاء و گونه ها از طریق جابه جایی و نفوذ در عملیات انتقال جرم سامانه ها در کاربردهای مهندسی، فیزیولوژی، زیست، پزشکی و ... امری اساسی است. تجزیه و تحلیل انتقال جرم برای پیش بینی پدیده های انتقال در محیط های ریزساختار مانند ژل ها، بیوفیلم ها، محیط های متخلخل و ... از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش انتقال حل شونده خنثی تحت تأثیر جریان الکترواسمز از میان میکروکانال با دیواره متخلخل از طریق روش عددی المان محدود توسط نرم افزار کامسول بررسی شده است. جهت بررسی انتقال حل شونده خنثی در میکروکانال از حل معادلات پتانسیل الکتریکی، توزیع سرعت سیال و انتقال جرم استفاده شده است. اثر پارامترهای مختلف ازجمله فاکتور پس زنی، ضریب نفوذ حل شونده خنثی، غلظت حل شونده خنثی، ولتاژ ورودی، سرعت تراوش سیال از دیواره متخلخل و دانسیته بار سطحی دیواره میکروکانال بر روی غلظت و عدد شروود حل شونده خنثی، سرعت سیال و پتانسیل الکتریکی مورد ارزیابی قرار گرفت. مشاهده شد که با افزایش فاکتور پس زنی از "5/0"-"9/0" و نسبت غلظت حل شونده خنثی به غلظت توده سیال (η_c) از "5/0"-"1" ، غلظت حل شونده خنثی به ترتیب حدود 42% و %34 افزایش می یابد. با افزایش فاکتور پس زنی از "5/0"-"9/0" و ضریب نفوذ حل شونده خنثی از 〖"10" 〗^"11-" -〖"10" 〗^"9-" m^2⁄s، عدد شروود حل شونده خنثی به ترتیب حدود %80 و %45 کاهش می یابد. با افزایش بزرگی دانسیته بار سطحی دیواره میکروکانال از "001/0"-"005/0" C⁄m^2 و سرعت تراوش سیال از دیواره متخلخل میکروکانال از 〖"10" 〗^"6-" -〖"10" 〗^"4-" m⁄s، عدد شروود حل شونده خنثی به ترتیب حدود %120 و %28 افزایش می یابد. این مطالعه برای انتخاب شرایط فرایندی بهینه به منظور بهبود طراحی، عملکرد و افزایش بازدهی عملیاتی دستگاه های میکروسیالی مفید خواهد بود.