Uma plataforma de testes de desempenho para uma microbomba de condução com uma placa de eletrodos de cobre-folheada FR-4
Summary
Este trabalho apresenta um protocolo para a preparação de uma microbomba de condução utilizando eletrodos planares simétricos na estratificação cobre-folheada do epóxi reforçado com vidro resistente ao fogo (FR-4) (CCL) para testar a influência das dimensões da câmara sobre o desempenho de um microbomba de condução.
Abstract
Aqui, uma microbomba de condução com pares de eletrodo de planar simétrica preparado na estratificação cobre-folheada do epóxi reforçado com vidro resistente ao fogo (FR-4) (CCL) é fabricada. É usado para investigar a influência das dimensões da câmara sobre o desempenho de uma microbomba de condução e para determinar a confiabilidade da bomba da condução quando a acetona é usada como o fluido de trabalho. Uma plataforma de teste está configurada para avaliar o desempenho de microbomba condução em condições diferentes. Quando a altura da câmara é de 0,2 mm, a pressão da bomba atinge seu valor de pico.
Introduction
Micropumps pode dirigir o fluxo de líquido em uma escala muito menor do que a maioria das bombas. Nos últimos anos, vários regimes de condução foram aplicados com êxito a microfluidic sistemas1,2,3,4,5. A bomba de electrohydrodynamic (DHE) pode exercer forças diretamente sobre o líquido, sem partes móveis, o que torna mais simples e mais fácil de fabricar6. De acordo com os tipos de carga, bombas EHD podem ser classificadas como bombas injetoras, bombas de indução ou bombas de condução. Bombas de indução não funcionam em líquidos isotérmicos, enquanto bombas de injeção alterar a condutividade do líquido. Porque lhes falta a tais problemas, bombas de condução são mais estáveis e tem uma aplicação mais ampla.
A bomba de condução baseia-se a incompatibilidade das taxas de dissociação e recombinação de moléculas do líquido. Normalmente, o processo de dissociação e recombinação pode ser expressa como segue7,8:
onde a taxa de recombinação kr é constante, enquanto a taxa de dissociação kd é uma função da força do campo elétrico. Quando a força do campo elétrico atinge um determinado valor, a taxa de dissociação excederá a taxa de recombinação. Em seguida, cargas livres mais viajam para os dois eletrodos de polaridade oposta e a forma de camadas de heterocharge. Estas camadas de heterocharge são a chave para a bomba, como o movimento das cargas empurra as moléculas de líquido para a frente. Portanto, força de corpo líquido pode ser gerada no líquido dentro da câmara utilizando eletrodos assimétricos ou a incompatibilidade da mobilidade dos íons positivos e negativos9,10,11,12 .
Este trabalho apresenta uma nova forma de fabricar uma placa de eletrodo planar simétrica para uma bomba de condução. A placa do eletrodo é preparada na CCL FR-4, e a câmara da bomba é preparada por micromaquinação. Os processos de fabricação são relativamente mais simples e mais conveniente do que aqueles de outros métodos de fabricação, tais como Nanolitografia. Uma plataforma de teste é criada para investigar o desempenho da microbomba de condução em condições diferentes. Além disso, a confiabilidade da microbomba de condução também é investigada em circunstâncias diferentes.
Protocol
Representative Results
Discussion
Uma das etapas críticas dentro do protocolo é bom inspecionar cuidadosamente a placa do eletrodo. Pequenas rebarbas na borda de um eletrodo podem resultar em um curto-circuito, e integridade superficial pode afetar muito o desempenho da bomba. A limpeza da placa do eletrodo e titular também é muito importante. A altura de câmara de eletrodo é inferior a 1 mm, para que pequenas partículas de pó podem bloquear o fluxo de trabalho líquido e causar um curto-circuito. Antes do ensaio, injetando acetona na câmara pod…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi patrocinado pela Fundação Nacional de ciências naturais da China (51375176); a Fundação de Provincial de ciência Natural de Guangdong de China (2014A030313264); e a ciência e tecnologia, planejamento de projeto da província de Guangdong, China (2014B010126003).
Materials
| Amperemeter | – | 85C1-MA | |
| DC high voltage power supply | NanTong Jianuo electric device company | GY-WY500-1 | |
| Fuse | – | – | |
| Ultrasonic cleaner | Derui ultrasonic device company | – | |
| Soldering iron | – | – |
Riferimenti
- Kazemi, P. Z., Selvaganapathy, P. R., Ching, C. Effect of micropillar electrode spacing on the performance of electrohydrodynamic micropumps. J Electrostat. 68 (4), 376-383 (2010).
- Kano, I., Nishina, T. Effect of electrode arrangements on EHD conduction pumping. IEEE Trans Ind Appl. 49 (2), 679-684 (2013).
- Laser, D. J., Santiago, J. G. A review of micropumps. J Micromech Microeng. 14 (6), R35 (2004).
- Fylladitakis, E. D., Theodoridis, M. P., Moronis, A. X. Review on the history, research, and applications of electrohydrodynamics. IEEE Trans Plasma Sci. 42 (2), 358-375 (2014).
- Yazdani, M., Seyed-Yagoobi, J. . Electrostatics Joint Conf. , (2009).
- Gharraei, R., Esmaeilzadeh, E., Hemayatkhah, M., Danaeefar, J. Experimental investigation of electrohydrodynamic conduction pumping of various liquids film using flush electrodes. J Electrostat. 69 (1), 43-53 (2011).
- Gharraei, R., Esmaeilzadeh, E., Nobari, M. R. H. Numerical investigation of conduction pumping of dielectric liquid film using flush-mounted electrodes. Theor Comp Fluid Dyn. 28 (1), 89 (2014).
- Jeong, S. -. I., Seyed-Yagoobi, J. Experimental study of electrohydrodynamic pumping through conduction phenomenon. J Electrostat. 56 (2), 123-133 (2002).
- Seyed-Yagoobi, J. Electrohydrodynamic pumping of dielectric liquids. J Electrostat. 63 (6), 861-869 (2005).
- Hojjati, M., Esmaeilzadeh, E., Sadri, B., Gharraei, R. Electrohydrodynamic conduction pumps with cylindrical electrodes for pumping of dielectric liquid film in an open channel. Colloid Surface A. 392 (1), 294-299 (2011).
- Yazdani, M., Seyed-Yagoobi, J. Numerical investigation of electrohydrodynamic-conduction pumping of liquid film in the presence of evaporation. J Heat Trans-T ASME. 131 (1), 011602 (2009).
- Vafaie, R. H., Ghavifekr, H. B., Lintel, H., Brugger, J., Renaud, P. Bi-directional AC electrothermal micropump for on-chip biological applications. Electrophoresis. 37 (5-6), 719-726 (2016).
- Pearson, M. R., Seyed-Yagoobi, J. Experimental Study of Linear and Radial Two-Phase Heat Transport Devices Driven by Electrohydrodynamic Conduction Pumping. J Heat Trans-T ASME. 137 (2), 022901 (2015).
