عنوان پایان‌نامه
طراحی و ساخت سیستم مبتنی بر ریز سیالیت نوری (اپتوفلوئیدیک) به منظور تشخیص گرانروی سیالات
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکاترونیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70626
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- ارشیا بامشاد
- استاد راهنما
- محمدحسین صبور, علیرضا نیک فرجام
- چکیده
- هدف از این پایان نامه، طراحی و ساخت سیستمی مبتنی بر ریز سیالیت نوری می باشد که با استفاده از یک سیستم تشخیص نوری و حجمی بسیار اندک از سیال، قادر به اندازه گیری ویسکوزیته (گرانروی) آن سیال می باشد. بدین منظور و با توجه به این امر که برای اندازه گیری ویسکوزیته سیالات در آغاز نیاز به ایجاد حرکت در سیال یک امر اجتناب ناپذیر می باشد، دو روش کلی جهت ایجاد حرکت سیال فوق الذکر در میکرو کانال موجود می باشد. روش های اشاره شده عبارتند از: 1- استفاده از عامل خارجی جهت ایجاد اختلاف فشار، مانند پمپ ها. 2- استفاده از خاصیت مویینگی با توجه به ابعاد سنسور و مسیر های حرکت سیال در آن. در نهایت با توجه به نوع و کاربردهای پیش رو برای این گونه میکرو سنسورها، جهت کاهش هزینه ی ساخت، کاهش حداکثری ابعاد و راحتی در جابجایی این ویسکومتر، تصمیم به انتخاب جریان مویینگی به عنوان عامل ایجاد کننده ی حرکت سیال در میکرو کانال گرفته شد. در ادامه روابط مربوط به حرکت سیال تحت جریان مویینگی (جریان دو فاز مویینگی) در میکرو کانال های افقی و ارتباط آن با ویسکوزیته سیالات، به وسیله ی چندین روش مختلف مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. همچنین پس از آن با استفاده از یک نرم افزار المان محدود، شبیه سازی این جریان نیز صورت پذیرفته است. در نهایت نتایج بدست آمده جهت اعتبار سنجی با یکدیگر مورد مقایسه و بحث قرار گرفته اند. پس از آن با توجه به ویژگی های مطرح شده، پلیمرهای رایج در ساخت ادوات میکرو فناوری جهت ساخت میکرو سنسورها، مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت با توجه به قید های موجود در هر پلیمر طراحی های لازمه صورت پذیرفته است. با توجه به لزوم برقراری جریان مویینگی در میکرو سنسور فوق (محدودیت زاویه تماس)، از پلیمر پلی (متیل متاکریلات – PMMA) جهت ساخت این سنسور استفاده شده است. شایان ذکر است با توجه به محدودیت های ابزاری موجود در کشور، جهت ثبات فن آوری از تکنیک میکرو میلینگ در ساخت این میکرو سنسور استفاده شده است. بنابراین با توجه به مشخص بودن طول مسیر و ابعاد میکرو کانال و با توجه به روابط دینامیک سیالات استخراج شده مربوط به جریان مویینگی و مشخص بودن مدت زمان حرکت سیال در میکرو کانال که به وسیله ی سیستم تشخیص نوری بدست می آید، ویسکوزیته سیال در این سنسور مشخص می گردد. لازم به ذکر است در تمام مراحل طراحی، محدو
- Abstract
- In this thesis, a Micro-Opto-Fluidic device was designed and fabricated to find the viscosity of fluids in few seconds with only 26 ?Litre of a fluid. This device is designed based on MEMS technology and consist of three parts. Since, this micro-Viscometer is designed based on the capillary flow; therefore, there is no need for micro pump to produce a pressure gradient in this micro device. Thus, The first and foremost part of this device is made of a hydrophilic material (i.e. PMMA), which fluid can flow through its rectangular micro channels due to capillary effect. Furthermore, for rapid prototyping, micro-milling was used to produce this microchip. The other part of this micro-Viscometer is optical detection system, which constit of an electrical circuit with two laser pointers and four SU-8 based waveguides in the microchip. Finally, a thermally-solvent method of bonding was used to bond PMMA substrates of the micro-Viscometer.
