MEMS TABANLI MİKRO-AKIŞKAN ÇİPİN ZAMANA BAĞLI BASINÇ ANALİZİ

Yıl 2020, Cilt: 4 Sayı: 2, 116 - 123, 29.08.2020

Osman Ülkir

https://doi.org/10.46519/ij3dptdi.744962

Öz

Mikro elektromekanik sistemler (MEMS), ölçülen bir mekanik sinyalin makine tarafından okunabilir bir sinyale dönüştürülmesini sağlayan mekanik ve elektromekanik mikro ölçekte bileşenlerden oluşan bir teknolojidir. Geleneksel mekanik üretimin aksine, MEMS cihazının üretiminde, entegre bir devre ile uyumlu olan yüzey mikroişleme ve toplu mikroişleme süreçlerini içeren yarı iletken yöntemi kullanılır. Bu aygıtlar veya sistemler makro ölçekteki etkileri algılama, denetleme, etkinleştirme ve oluşturma yeteneğine sahiptir.
Bu çalışmada, mikro litre ve daha küçük hacimlerdeki akışkanların mikro ölçekteki kanallar içerisinde kontrol edilmesini ve hareket etmesini sağlayan bir sistem olan mikro-akışkan çipin tasarımı 3B tasarım programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Mikro-akışkan, 1 kanal girişli ve 4 kanal çıkışlı olacak biçimde tasarlanmıştır. Bu mikro-akışkanın ön fiziksel testleri ve araştırılması COMSOL MultiPhysics programı ve gerekli zamana bağlı basınç testleri kullanılarak yapılmıştır.
Tasarımı gerçekleştirilen mikro-akışkan çipin t=0, 0.5, 1, 1.5 ve 2 s zaman değerlerine bağlı akış yönü ve basınç analizi yapılmıştır. Analiz sonucunda mikro-akışkanda maksimum 60 Pa basınç ortaya çıkmıştır.

Anahtar Kelimeler

Mikro akışkan, MEMS, COMSOL, Basınç analizi

Kaynakça

• 1. Behera, B. and Chandra, S., “An innovative gas sensor incorporating ZnO–CuO nanoflakes in planar MEMS technology”, Sensors and Actuators B: Chemical, Vol. 229, Issue 2, Pages 414-424, 2016. 2. Ertugrul, İ., Akkus, N., Aygül, E., Yalçınkaya, S. and Ertunç, H. M., “MEMS fabrication using PµSL technique based 3D printer”, International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, Vol. 4, Issue 1, Pages 38-43, 2020. 3. Ülkir, O. and Ertugrul, I., “Mikro Kiriş Uzunluğu Değişiminin Deformasyona Etkisinin Araştırılması”, Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, Vol. 18, Issue 2, Pages 136-141, 2020. 4. Özsoy, K., “Üç boyutlu (3B) yazıcı teknolojisinin eğitimde uygulanabilirliği: senirkent MYO örneği”, Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, Vol. 7, Issue 2, Pages 111-123, 2019. 5. Ertugrul, I. and Ülkir, O., “MEMS tabanlı mikro rezonatörün tasarımı ve analizi”, Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi , Vol. 18, Issue 2, Pages 25-29, 2020. 6. Upadhya, S. M., Raju, C. S. K. and Saleem, S., “Nonlinear unsteady convection on micro and nanofluids with Cattaneo-Christov heat flux”, Results in Physics, Vol. 9, Issue 3, Pages 779-786, 2018. 7. Thomases, B. and Guy, R. D., “Polymer stress growth in viscoelastic fluids in oscillating extensional flows with applications to micro-organism locomotion”, Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, Vol. 269, Issue 5, Pages 47-56, 2019. 8. Xu, K., Chen, Y., Okhai, T. A. and Snyman, L. W., “Micro optical sensors based on avalanching silicon light-emitting devices monolithically integrated on chips”, Optical Materials Express, Vol. 9, Issue 10, Pages 3985-3997, 2019. 9. Wu, J., He, Z., Chen, Q. and Lin, J. M., “Biochemical analysis on microfluidic chips”, TrAC Trends in Analytical Chemistry, Vol. 80, Issue 5, Pages 213-231, 2016. 10. Voicu, D., Lestari, G., Wang, Y., DeBono, M., Seo, M., Cho, S. and Kumacheva, E., “Thermoplastic microfluidic devices for targeted chemical and biological applications”, RSC Advances, Vol. 7, Issue 5, Pages 2884-2889, 2017. 11. Ma, J., Wang, Y. and Liu, J., “Biomaterials meet microfluidics: from synthesis technologies to biological applications”, Micromachines, Vol. 8, Issue 8, Pages 255-268, 2017. 12. Lee, J. M., Zhang, M. and Yeong, W. Y., “Characterization and evaluation of 3D printed microfluidic chip for cell processing”, Microfluidics and Nanofluidics, Vol. 20, Issue 1, Pages 5-20, 2016. 13. Martucci, D. H., Todão, F. R., Shimizu, F. M., Fukudome, T. M., Schwarz, S. D. F., Carrilho, E. and Lima, R. S., “Auxiliary electrode oxidation for naked-eye electrochemical determinations in microfluidics: Towards on-the-spot applications”, Electrochimica Acta, Vol. 292, Issue 3, Pages 125-135, 2018. 14. Yang, Y., Noviana, E., Nguyen, M. P., Geiss, B. J., Dandy, D. S. and Henry, C. S., “Based microfluidic devices: emerging themes and applications”, Analytical Chemistry, Vol. 89, Isseu 1, Pages 71-91, 2017. 15. Khan, S. M., Gumus, A., Nassar, J. M. and Hussain, M. M., “CMOS enabled microfluidic systems for healthcare based applications”, Advanced Materials, Vol. 30, Issue 16, Pages 25-35, 2017. 16. Yu, F., Nivasini, D., Kumar, O. S., Choudhury, D., Foo, L. C. and Ng, S. H., “Microfluidic platforms for modeling biological barriers in the circulatory system”, Drug Discovery Today, Vol. 23, Issue 4, Pages 815-829, 2018. 17. Crowley, T.A. and Pizziconi V., “Isolation of plasma from whole blood using planar microfliter for lab-on-a-chip applications”, Journay of Royal Society of Chemistry, Vol. 5, Issue 3, Pages 922-929, 2005. 18. Abate A.R., Mary, P., Steijn, V.V. and Weitz, D.A., “Experimental validation of plugging during drop formation in a T-junction”, Lab on Chip, Vol. 12, Issue 8, Pages 1516-1521, 2011. 19. Chien, R.L. and Parce, W. J., “Multiport flow-control system for lab-on-a-chip microfluidic devices”, Springer, Vol. 371, Issue 2, Pages 106-111, 2001.