Popoln Val

2023 Avtor: Hannah Pearcy | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-11-26 11:47

Mikrofluidne komponente so ključnega pomena za številne aplikacije, na primer senzorje na čipu za medicinsko diagnostiko ali stroškovno učinkovite senzorje pretoka. Proizvajalci se pri razvoju teh izdelkov spopadajo z izzivom učinkovitega prevoza ali mešanja tekočin v najmanjših prostorih.

Mehanske lastnosti tekočin v geometrijah z dimenzijami nekaj 100 µm ali manj se lahko razlikujejo od lastnosti na makro ravni. To je posledica dejstva, da je razmerje površine tekočine in njegove prostornine s temi majhnimi dimenzijami zelo veliko, zato imajo dejavniki, kot so površinska napetost, prenos toplote in viskoznost, pomemben vpliv.

Galerija slik

Raziskovalci s SUNY College of Nanoscale Science and Engineering (CNSE) v Albanyju v ZDA preiskujejo uporabo površinskih akustičnih valov (SAW) kot pogonov za tekoče tokove. Ker je hitrost zvoka v substratih in tekočinah različna, disperzija povzroči, da se zvočni val v tekočino vnese pod določenim kotom. Dušenje tega tlačnega vala povzroči zvočno induciran tok (zvočno pretakanje, na koncu članka boste našli informacijsko polje o njegovem nastanku in vplivu površinskih akustičnih valov).

Simulacija poenostavlja oblikovalske odločitve

Za učinkovit razvoj takšnih naprav je prvi korak kritično razumevanje zvočnih lastnosti piezoelektričnega materiala, ki se uporablja za ustvarjanje SAW-jev. V tem okviru je numerična simulacija močno orodje za npr. B. za določitev učinkov različnih elektrodnih kovin in geometrij na širjenje zvočnega valovanja. Vpogled je mogoče uporabiti za boljše oblikovalske odločitve.

Graham Potter, znanstveni sodelavec pri CNSE, raziskuje uporabo različnih piezoelektričnih materialov za aplikacije z uporabo zvočno induciranega pretoka. CNSE je del edinstvenega univerzitetno-industrijskega partnerstva s Sematechom, globalnim konzorcijem za raziskave industrijskih polprevodnikov, ki je namenjen izzivom sodobnih proizvodnih tehnologij.

Potter deluje na CNSE v laboratoriju profesorja Jamesa Castracanea. Njegova ekipa oblikuje komponente, ki so narejene iz piezoelektričnih podlag, kot so. B. litijev niobat (LiNbO3) z Y-obrnjenim rezom pod kotom vrtenja 128 °. „Kot reza je določen glede na kristalne osi. Ta posebna usmeritev se tradicionalno uporablja v pasovnih filtrih zaradi obstoja Rayleigsovega vala. Rayleigh val je vrsta SAW z močno elektromehansko sklopko, ki se širi v eni smeri vzdolž površine rezin, razlaga Potter.

AC napetost ustvarja harmonične vibracije

„Zaradi tega so bile številne študije, v katerih je bil ta material uporabljen za zvočno induciran pretok, omejene na linearne komponente z enosmerno usmeritvijo. Zanima nas oblikovanje krožnih ali fokusnih komponentnih arhitektur (glej sliko 1A). Zato smo zaradi anizotropije kristala bolje razumeli značilnosti valov po celotni površini, «je nadaljeval Potter. V uporabljeni eksperimentalni postavitvi je na piezoelektrični podlagi nastala matrika zlatih elektrod, znanih tudi kot interdigitirani pretvornik (IDT). Na elektrodi se uporablja napetost izmenične napetosti, ki vzbuja površino na harmonične vibracije zaradi obratnega piezoelektričnega učinka,kar posledično ustvari SAW. "S spreminjanjem orientacije teh preskusnih komponent po površini (glej sliko 1B) lahko določimo resonančno frekvenco in zvočni odziv kot funkcijo smeri širjenja," razlaga Potter. Te komponente se lahko uporabijo za preizkus učinka zvočnega toka z izbranimi usmeritvami na površini in za eksperimentalno validacijo rezultatov simulacije. Prikazani segment 20 µm ustreza velikosti modeliranega območja. Te komponente se lahko uporabijo za preizkus učinka zvočnega toka z izbranimi usmeritvami na površini in za eksperimentalno validacijo rezultatov simulacije. Prikazani segment 20 µm ustreza velikosti modeliranega območja. Te komponente se lahko uporabijo za preizkus učinka zvočnega toka z izbranimi usmeritvami na površini in za eksperimentalno validacijo rezultatov simulacije. Prikazani segment 20 µm ustreza velikosti modeliranega območja.

Vsebina članka:

• Stran 1: Popoln val
• Stran 2: Hitreje razumejte težave zaradi simulacije

> Naslednja stran