Una plataforma de pruebas de rendimiento para una conducción Micropump con una placa de electrodo revestido de cobre FR-4
Summary
Este trabajo presenta un protocolo para la fabricación de un micropump de conducción utilizando electrodos planares simétricos en laminado revestido de cobre de epoxy de cristal ignífugo (FR-4) (CCL) para probar la influencia de dimensiones de su cámara en el desempeño de un conducción micropump.
Abstract
Aquí, se fabrica una conducción micropump con electrodo planar simétrica pares preparado en laminado revestido de cobre de epoxy de cristal ignífugo (FR-4) (CCL). Se utiliza para investigar la influencia de las dimensiones de su cámara en el rendimiento de una conducción micropump y para determinar la fiabilidad de la bomba de conducción cuando la acetona se utiliza como fluido de trabajo. Una plataforma de prueba se establece para evaluar la conducción micropump desempeño bajo diferentes condiciones. Cuando la altura de la cámara es de 0,2 mm, presión de la bomba alcanza su valor máximo.
Introduction
Microbombas pueden conducir el flujo de líquido en una escala mucho más pequeña que la mayoría de las bombas. En los últimos años, diversos sistemas de conducción se han aplicado con éxito a microfluidos sistemas1,2,3,4,5. La bomba electrohidrodinámicos (EHD) puede ejercer fuerzas directamente en el líquido, sin partes móviles, lo que hace que sea más simple y más fácil de fabricar6. Según los tipos de carga, bombas de EHD pueden clasificarse como bombas de inyección, bombas de inducción o conducción bombas. Bombas de inducción no funcionan con isotermos líquidos, mientras que las bombas de inyección cambian la conductividad del líquido. Porque carecen de este tipo de problemas, bombas de conducción son más estables y tienen una aplicación más amplia.
La bomba de conducción se basa en la incompatibilidad de los tipos de disociación y la recombinación de moléculas de líquido. Normalmente, el proceso de disociación y recombinación puede expresarse de la siguiente manera7,8:
donde la tasa de recombinación kr es constante mientras que la tasa de disociación kd es una función de la intensidad de campo eléctrico. Cuando la fuerza del campo eléctrico alcanza un cierto valor, la tasa de disociación superará la tasa de recombinación. A continuación, cargas más libres viajan a los dos electrodos de polaridad opuesta y en forma de capas de heterocharge. Estas capas de heterocharge son la clave de la bomba, como el movimiento de las cargas empuja las moléculas del líquido. Por lo tanto, se puede generar fuerza neta del cuerpo en el líquido dentro de la cámara utilizando electrodos asimétricos o el desajuste de la movilidad de los iones positivos y negativos9,10,11,12 .
Este trabajo presenta una nueva forma de fabricar una placa de electrodo planar simétrica para una bomba de conducción. La placa de electrodos se prepara en FR-4 CCL y la cámara de la bomba está preparada por micromecanizado. Los procesos de fabricación son relativamente más simple y más conveniente que otros métodos de fabricación, como la Nanolitografía. Una plataforma de pruebas está configurada para investigar el rendimiento de la conducción micropump bajo diferentes condiciones. Además, la fiabilidad del Microbomb de conducción también es investigada bajo diferentes circunstancias.
Protocol
Representative Results
Discussion
Uno de los pasos críticos en el protocolo debe inspeccionar cuidadosamente la placa del electrodo. Pequeña rebaba en el borde de un electrodo puede ocasionar un cortocircuito e integridad superficial puede afectar grandemente rendimiento de la bomba. También es muy importante la limpieza de la placa de electrodo y el soporte. La altura de la cámara de electrodo es inferior a 1 mm, por lo que pequeñas partículas de polvo pueden bloquear el flujo de líquido de trabajo y causar un cortocircuito. Antes de la prueba, i…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue patrocinado por la Fundación Nacional de Ciencias naturales de China (51375176); la Fundación de Ciencias naturales Provincial de Guangdong de China (2014A030313264); y la ciencia y tecnología de planificación de proyecto de la provincia 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).
