Optimization of grooved micromixer for microengineering technologies
Optimizacija mikromešalnika z utori za izdelavo z mikroinženirskimi tehnologijami

angleški

2013

letnik 43, številka 1

mikroinženirstvo   mikromešalniki   mikrostrukture   mikroobdelava   optimizacija    elektroerozija    mikro elektroerozijsko dolbenje   metoda končnih elementov    simulacije

Strokovno društvo za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale
(Obvezni izvod spletne publikacije)

Mešanje dveh tekočin v mikrokanalih je zaradi odsotnosti turbolentnih tokov in počasnega procesa difuzije oteženo. V prispevku je predstavljen pristop k optimizaciji geometrije mikromešalnika z utori. Za izhodiščno geometrijo je bil izbran kljukasti utor (SHM utor). Optimizacija je bila izvedena s pomočjo numeričnega modeliranja z metodo končnih elementov, upoštevajoč temeljne mehanizme delovanja mikromešalnika z utori. Optimizacija je bila izvedena v dveh korakih. Najprej je bila optimizirana geometrija enega SHM utora glede na povprečno velikost komponente hitrosti prečno na mikrokanal takoj za utorom. Nato je bil raziskan vpliv geometrije različnih konfiguracij šestih utorov, kjer so bile upoštevane zmogljivosti in omejitve mikroinženirskih izdelovalnih tehnologij. Nov dizajn izkazuje boljšo učinkovitost mešanja v primerjavi z uveljavljenim dizajnom. Dobro učinkovitost mešanja izkazuje tudi geometrija mikromešalnika s poševnimi utori (SGM geometrija). Za namen verifikacije simulacij je bil izdelan prototip SGM geometrije s tehnologijo mikro elektroerozijskega dolbenja. Rezultati simulacij so bili eksperimentalno verificirani z metodo vizualizacije toka fluida in opaženo je bilo dobro ujemanje. Zaradi preproste 2.5D geometrije mikrostruktur in učinkovitosti mešanja je predlagan dizajn mikromešalnika primeren za uporabo v sistemih laboratorija na čipu (LOC).

09.10.2015