عنوان پایان‌نامه
طراحی، شبیه سازی و ساخت میکرو شیر به منظور کنترل جریان گازی
- رشته تحصیلی
- مهندسی سیستم های میکرو و نانو الکترومکانیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75907;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75907
- تاریخ دفاع
- ۰۳ مهر ۱۳۹۵
- دانشجو
- احمدرضا نوروزی
- استاد راهنما
- علیرضا نیک فرجام, حسن حاج قاسم صابون پز
- چکیده
- از زمان شروع فعالیت‌ها در زمینه‌ی میکروفلوئیدیک، الزام کنترل جریان آن منجر به ساخت اولین میکروشیر در اولین سیستم میکروفلوئیدیکی گردیده است که سیستم مذکور اولین میکروکروماتوگراف گازی بر پایه فرایند‌های میکرو ماشین کاری بود. سیستم‌های کروماتوگرافی از عبور سیال از یک مجرای طویل بهره برده و به جداسازی گازها با عبور مخلوط آن از کانال می‌پردازند؛ که این فرایند برای تشخیص گازها در غلظت‌های پایین بسیار موثر است. سیستم‌های کروماتوگراف سنتی ابعاد نسبتا بزرگی داشته و لازم بود تا مخلوط گاز زمان طولانی را در مجرای کانال بمنظور حاصل شدن جداسازی سپری نماید. با پیدایش فرایند‌های میکرو ماشین کاری و قابلیت کوچک سازی ادوات و حسگرها، این پدیده بر سیستم‌های کروماتوگرافی نیز تاثیر گذاشته و به پیدایش میکرو سیستم‌های کروماتوگرافی گازی انجامید. مزیت‌های اصلی سیستم میکرو کروماتوگرافی گاز نسبت به سیستم‌های کروماتوگرافی سنتی افزایش سرعت پاسخ و قابلت حمل و نقل و جابجایی آسان آن‌ها می‌باشد. با این حال از ملزومات اساسی برای این میکروسیستم‌ها نیز امکان کنترل جریان و ثابت نگه داشتن آن است که وجود میکرو شیر در این سیستم را الزامی‌می‌کند. در این تحقیق نیز اقدام به طراحی و ساخت میکرو شیر برای کنترل جریان گازی بمنظور کاربرد در میکروکروماتوگراف گازی شده است. میکرو شیر مذکور پایه پلیمری بوده و از پلیمرهای PDMS و PMMA در ساختار آن استفاده شده است. همچنین به منظور بهبود قابلیت چسبندگی این دو پلیمر از میان لایه‌ی SiO2 که بر روی پلیمر PMMA ایجاد شده، بهره برده شده است. نکته‌ی قابل ذکر دیگر استفاده از حلال کلروفورم به منظور نفوذ لایه‌ی SiO2 در گوشت PMMA و افزایش چسبندگی این لایه به زیرلایه‌ی PMMA در این تحقیق می‌باشد. برای عملگری شیر نیز از قطعه‌ی سلونوئید بهره برده شده است که قابلیت اطمینان و نیروی بالایی را فراهم می‌آورد. بنابراین در ابتدا مقدمه آورده شده و به تعریف مسئله می‌پردازیم. سپس در فصل مرور بر ادبیات مهمترین کارهای گذشته در این زمینه بررسی می‌شود. در فصل طراحی و ساخت، ابتدا ایده مورد نظر برای میکرو شیر ارائه شده و به بررسی ساختار و عملکرد آن می‌پردازیم. پس از آن جزئیات آن بررسی شده و مقاومت آن از لحاظ مکانیکی طراحی می‌شود. در نهایت به طراحی پروسه‌ی ساخت پرداخته و مسائل مربوط آن بررسی می‌گردد. در فصل آزمون و نتایج، ابتدا بررسی‌های لازم برای اطمینان از مقاومت روش پیشنهادی برای باندینگ اجزای میکرو شیر صورت پذیرفته و پس از آن صحت عملکرد شیر بررسی می‌شود. لذا تست‌های اجرا شده در این زمینه به شرح زیر می‌باشند: تست کشش، تست حداکثر فشار قابل تحمل برای میکرو کانال، تست زبری سطح، اندازه‌گیری ضخامت لایه، بررسی تغییر شکل کانال، تست نشتی و بررسی سد کنندگی شیر.
- Abstract
- Since the beginning of researches in microfluidic field, the essence of controlling flow had existed that this led to presence of first micro valve on the first microfluidic system. In this research we try to design and fabricate a gas micro valve to control flow in a micro chromatography system. At the first, an introduction is presented and in that section we have tried to describe and expand the issue. Then in literature review section some of the most important works on this area had brought out and surveyed. After that in Design and Fabrication section, the idea for micro valve structure is presented, and its working performance is reviewed. Then mechanical properties and its property in order to proper performance of the valve is studied and at last fabrication process of the valve has designed. Finally in Tests and Results section the suggested bonding procedure parameters is investigated and then the working performance of the valve has checked. Performed tests for the mentioned purpose are listed below: Strength test, Maximum burst pressure test, Surface Roughness investigation, Layer thickness measurement, Channel deformation investigation, Leakage test and banning test of the valve. Keywords: Micro valve, Gas flow control, Bonding of thermoplastic polymers
