نانو ذرات مغناطیسی در میکرو نانو سیالات

 

تحقیقات ترکیب مغناطیس با میکروسیالات تنها در سال های اخیر با وجود مزایای بسیاری که میدان های مغناطیسی نسبت به میدان های الکتریکی ارائه می دهند، شروع به ظهور کرده است.

به عنوان مثال، بر خلاف دستکاری الکتریکی، برهمکنش های مغناطیسی معمولاً تحت تأثیر بارهای سطحی، pH، غلظت یونی یا دما نیستند.

علاوه بر این، اجسام داخل یک کانال میکروسیال را می توان توسط یک آهنربای خارجی که در تماس مستقیم با سیال نیست، دستکاری کرد.

از این رو، نیروهای مغناطیسی می توانند برای کاربردهای میکروسیال به روش های قابل توجهی مانند پمپاژ و اختلاط سیالات، و دستکاری ذرات مغناطیسی در سیالات مورد استفاده قرار گیرند.

نانوسیال

به طور مشابه، در حالی که تحقیقات قابل‌توجهی در حوزه میکروسیال‌ها مورد بررسی قرار گرفته است، نانوسیال هنوز یک زمینه نوپا است.

قابلیت ساخت کانال هایی با ابعاد به ترتیب نانومتر به دو دلیل مطلوب است.

اولاً، امکان مطالعه حوزه های منفرد را فراهم می کند زیرا حجم بسیار کم اندازه گیری تک مولکولی را امکان پذیر می کند.

ثانیاً، منجر به کاهش تداخل در نتیجه کاهش مقیاس تشخیص حجم می شود.

کاهش اندازه کانال در مقیاس نانو

مسئله اصلی کاهش اندازه کانال این است که پمپاژ فشار محور در مقیاس نانو بسیار مشکل می شود زیرا ویسکوزیته (یا تنش برشی) سیالات به طور چشمگیری افزایش می یابد تا 105.

سیال اساساً رفتار مایع خود را از دست می دهد و حالت جامد به خود می گیرد.

ویژگی های مشابه استفاده از آهنرباهای خارجی برای تولید میدان های مغناطیسی برای فعال کردن نانوذرات پوشاننده دیواره های کانال ممکن است نیروی لازم برای انتقال سیالات را فراهم کند.

هدف از این پروژه بررسی استفاده از نانوذرات مغناطیسی برای دستکاری جریان سیال در کانال های کوچک (میکرو و نانو) خواهد بود.

به طور خاص، می‌خواهیم بدانیم که آیا می‌توان از نانوذرات مغناطیسی برای کشیدن سیالات در طول یک کانال و/یا برای وصل کردن یا جدا کردن کانال‌ها استفاده کرد.

میکروسکوپ فلورسانس می تواند برای کاوش تجربی مکانیک و برهمکنش نانوذرات مغناطیسی فعال استفاده شود. طراحی کانال ها شامل چندین ملاحظات کلیدی است.

اول، دینامیک جریان سیال در کانال‌های میکرو و نانو، محدودیت‌هایی را بر هندسه و اندازه کانال‌های قابل ساخت تحمیل می‌کند.

دوم، فیزیک حاکم بر رفتار نانوذرات مغناطیسی، قدرت میدان مغناطیسی و شیب مورد نیاز برای دستکاری ذرات را تعیین می کند.

در نهایت، شیمی سطح نقش مهمی در تعیین اینکه آیا نانوذرات به یکدیگر یا به دیواره‌های کانال می‌چسبند، بازی می‌کند.

“اگر در شبیه سازی کامسول دچار مشکل شده اید حتما با متخصصین حامی پروژه تماس بگیرید”

مزایای نانوسیال

انتقال حرارت نانوسیال نسبت به سیال پایه بهتر است؛ زیرا ذرات ریز جامد،هدایت حرارت مخلوط را افزایش میدهند. چون انتقال حرارت در سطح نانوذرات اتفاق می افتد، استفاده از ذرات با سطح ویژه بالا مطلوب است .همچنین نانوپودرها در مقایسه با ذرات با اندازۀ میکرون سطح ویژه بیشتری دارند. از سوی دیگر، مومنتوم نانوذرات بسیار کم است. در نتیجه مومنتوم که آنها می توانند به دیوار جامد انتقال دهند بسیار کم است و احتمال سایش اجزای مبدل های حرارت خطوط لوله ها و پمپ ها را کاهش می دهد. این ذرات نیز قابلیت حرکت و جابه جایی بالایی دارند 

 

جهت یادگیری کامل نرم افزار کامسول آموزش های رایگان ما را در سایت حامی پروژه دنبال نمایید. و در صورت مشکل در انجام پروژه های comsol خود با متخصصین حامی پروژه در تماس باشید. برای ارتباط با تیم تخصصی کامسول حامی پروژه با شماره 09934702599 تماس حاصل نمایید.