Mikroakışkan sistemlerin tasarımı, üretimi ve partikül ayrıştırma karakterizasyonu
Design and production of microfluidic systems and characterization of particle seperation
Yazar: ESİN COŞKUNER
Danışman: PROF. DR. LEVENT TRABZON
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Mikroelektromekanik sistemler = Microelectromechanical systems

Özet:
Mikroakışkan sistemlerin üretiminde kullanılan metodların kendilerine özel karakteristikleri, avantajları ve dezavantajları bulunmaktadır. Mikroakışkan sistemlerde göz önünde bulundurulacak özellikler kütle, mukavemet, ataletsel yükleme, esneklik ve kullanım frekansıdır. Bu özelliklerin hepsi de dolaylı olarak malzeme özellikleri ile ilgilidir. Çalışmamızda malzeme olarak kullanılan PDMS, toksik bir malzeme olmaması, yüksek viskoelastisitesi, yüksek kimyasal kararlılığı, optik saydamlığı ve metallere adhezyonu gibi özellikleri sayesinde en çok tercih edilen mikrosistem malzemelerinden biridir.
Çalışmamızda 3 µm çapındaki kırmızı polisitiren partiküller ve 9,9 µm çapındaki yeşil polisitiren partiküller kullanılmıştır. 180°, 225° ve 270°'lik kıvrımlarla dönen dönel kanallardaki partikül odaklanması incelenmiştir. Sistemde Dean kuvvetleri ve kaldırma kuvvetleri etkisi ile yeşil parçacıkların kanalın orta çıkışında kırmızı partiküllerin içerisinde odaklandıkları gözlenmiştir. En iyi odaklanma 270°'lik kıvrıma sahip dönel kanalda görülmüştür. Deneyden daha sağlıklı sonuç alınabilmesi için gözlemler kanalın çıkış yönünde, sondan bir önceki kanal kıvrımında yapılmıştır. Deneysel verilerin teorik sayısal veriler ile uyumlu olduğu görülmüştür.

Abstract:
Most microfluidic devices involve the use of miscible liquids only. Interfacial tension is therefore usually negligible. Viscous forces dominate, and as a result, the flow is primarily laminar without turbulence; mixing occurs by diffusion only. To introduce and recover liquids from microchannels made in PDMS, polyethylene tubing can be inserted into holes bore in PDMS that are slightly too small, so the PDMS must stretch to fit. This fitting provides a waterproof seal, and prevents leaking of liquids at this PDMS tubing interface. Syringes are usually used to provide pressure or vacuum, and thus to drive the flow of fluids in the channels. The polyethylene tubing also conforms to syringe needles. This ability allows for syringes (and syringe pumps) to be coupled easily to microfluidic channels.

In our study, red polystyrene particles with 3 μm particle diameter and green polystyrene particles with 9, 9 μm particle diameter were used. 180 °,  225 ° and 270 ° bends in the channels with the current rotational are used, focussing of  particles was examined. Online force and inertia forces acting Dean of the middle of the channel at the output of the red and green particles were observed and seen that green particles were focused in the middle of  the channel, in the red particles.  The best focus was observed that in the 270 ° bends with a rotary channel. Experiment observations order to obtain reliable results is made in the penultimate channel folds on the extrusion direction of the channel. The experimental data were found to be consistent with the theoretical digital data.