Mikrokanal (mikroteknik)

Avbildning av en cell som passerar genom en mikrokanal

Mikrokanal inom mikroteknik är en kanal med en hydraulisk diameter under 1 mm, vanligtvis 1–99 μm. Mikrokanaler används vid vätskekontroll (se Mikrofluidik ), värmeöverföring (se Mikrovärmeväxlare ) och observation av cellmigrering . De är mer effektiva än sina "marco" motsvarigheter, på grund av ett högt förhållande mellan yta och volym, men de utgör en mängd utmaningar på grund av sin lilla storlek.

Material

Olika typer av material krävs för de olika användningarna av mikrokanaler. Dessa är de tre huvudkategorierna.

Polymera och glassubstrat

polymetylmetakrylat (PMMA) används som en lösning på ett brett utbud av mikrofluidiska enheter på grund av dess låga kostnad och enklare tillverkningsmetoder. Kiselelastomerer kan användas för situationer där elasticitet och deformation är nödvändig.

Metalliska substrat

Metalliska substrat väljs ofta för sina fördelaktiga metalliska egenskaper , som att tåla höga temperaturer och överföra värme snabbare. De kan utsättas för korrosion .

Halvledare, keramik och kompositer

Keramiska material tillåter drift vid hög temperatur i jämförelse med metalliska substrat och möjliggör drift i tuffa kemiska miljöer i vilka metaller inte kan användas.

Historia

Konceptet med mikrokanalen föreslogs för första gången av forskarna Tuckerman och Pease från Stanford Electronics Laboratories 1981. De föreslog en effektiv metod för att designa mikrokanaler i det laminära och fullt utvecklade flödet.

Vanliga användningsområden

Mikrokanaler används i stor utsträckning inom läkemedels- och biokemisk industri på grund av korta diffusionsavstånd, högre gränsyta och högre värme-/massöverföringshastigheter.

Se även

Källor

^ Kandlikar, Satish G. (2006). Värmeöverföring och vätskeflöde i minikanaler och mikrokanaler . Amsterdam, Nederländerna: Elsevier BV s. 450 . ISBN 978-0-08-044527-4 .
^ "Mikrokanaler" . 4Dcell . Hämtad 2022-07-15 .
^ Puccio, Kris (2020-02-10). "Förstå mikrokanalvärmeväxlare och deras användningsfall" . Therma . Hämtad 2022-07-15 .
^ ^a ^b ^c Prakash, Shashi; Kumar, Subrata. "Tillverkning av mikrokanaler: En recension" . Journal of Engineering Manufacture . 229 (8).
^ Yuen, Michelle; Kramer, Rebecca. "Tillverkning av mikrokanaler i elastomersubstrat för töjbar elektronik" ( PDF) . MSEC Science .
^ Andou, F.; Yamamoto, A.; Kawai, T.; Ohmori, H.; Ishida, T.; Takeuchi, Y. (2007-01-01), Arai, Eiji; Arai, Tatsuo (red.), "MICROCHANNEL ARRAY CREATION BY MEANS OF ULTRAPRECISION MACHINING" , Mechatronics for Safety, Security and Dependability in a New Era , Oxford: Elsevier, s. 163–168, ISBN 978-0-068-044 0 , hämtad 2022-07-15
^ Kee, Robert J.; Almand, Berkeley B.; Blasi, Justin M.; Rosen, Benjamin L.; Hartmann, Marco; Sullivan, Neal P.; Zhu, Huayang; Manerbino, Anthony R.; Menzer, Sophie; Coors, W. Grover; Martin, Jerry L. (2011-08-01). "Design, tillverkning och utvärdering av en keramisk motströms mikrokanalvärmeväxlare" . Tillämpad termisk teknik . 31 (11): 2004–2012. doi : 10.1016/j.applthermaleng.2011.03.009 . ISSN 1359-4311 .
^ Tuckerman, DB, & Pease, RFW (1981). Högpresterande kylfläns för VLSI. IEEE Elektronenhetsbokstäver, 2(5), 126-129. https://dx.doi.org/10.1109/EDL.1981.25367
^ Salimpour, MR, Al-Sammarraie, AT, Forouzandeh, A., & Farzaneh, M. (2019). Konstruktionsdesign av cirkulära flerskiktiga mikrokanals kylflänsar. Journal of Thermal Science and Engineering Applications, 11(1), 011001. https://dx.doi.org/10.1115/1.4041196
^ Jaiswal, P., Kumar, U., Biswas, KG(2021) Vätske-vätskeflöde genom mikrodimensionella reaktorer: En recension om hydrodynamik, massöverföring och reaktionskinetik. Exp. Comput. Multiph. Flöde 2021. https://doi.org/10.1007/s42757-020-0092-0

[Kandlikar2-1] Kandlikar, Satish G. (2006). Värmeöverföring och vätskeflöde i minikanaler och mikrokanaler . Amsterdam, Nederländerna: Elsevier BV s. 450 . ISBN 978-0-08-044527-4 .

[2] "Mikrokanaler" . 4Dcell . Hämtad 2022-07-15 .

[3] Puccio, Kris (2020-02-10). "Förstå mikrokanalvärmeväxlare och deras användningsfall" . Therma . Hämtad 2022-07-15 .

[:0-4] Prakash, Shashi; Kumar, Subrata. "Tillverkning av mikrokanaler: En recension" . Journal of Engineering Manufacture . 229 (8).

[5] Yuen, Michelle; Kramer, Rebecca. "Tillverkning av mikrokanaler i elastomersubstrat för töjbar elektronik" ( PDF) . MSEC Science .

[6] Andou, F.; Yamamoto, A.; Kawai, T.; Ohmori, H.; Ishida, T.; Takeuchi, Y. (2007-01-01), Arai, Eiji; Arai, Tatsuo (red.), "MICROCHANNEL ARRAY CREATION BY MEANS OF ULTRAPRECISION MACHINING" , Mechatronics for Safety, Security and Dependability in a New Era , Oxford: Elsevier, s. 163–168, ISBN 978-0-068-044 0 , hämtad 2022-07-15

[7] Kee, Robert J.; Almand, Berkeley B.; Blasi, Justin M.; Rosen, Benjamin L.; Hartmann, Marco; Sullivan, Neal P.; Zhu, Huayang; Manerbino, Anthony R.; Menzer, Sophie; Coors, W. Grover; Martin, Jerry L. (2011-08-01). "Design, tillverkning och utvärdering av en keramisk motströms mikrokanalvärmeväxlare" . Tillämpad termisk teknik . 31 (11): 2004–2012. doi : 10.1016/j.applthermaleng.2011.03.009 . ISSN 1359-4311 .

[8] Tuckerman, DB, & Pease, RFW (1981). Högpresterande kylfläns för VLSI. IEEE Elektronenhetsbokstäver, 2(5), 126-129. https://dx.doi.org/10.1109/EDL.1981.25367

[9] Salimpour, MR, Al-Sammarraie, AT, Forouzandeh, A., & Farzaneh, M. (2019). Konstruktionsdesign av cirkulära flerskiktiga mikrokanals kylflänsar. Journal of Thermal Science and Engineering Applications, 11(1), 011001. https://dx.doi.org/10.1115/1.4041196

[10] Jaiswal, P., Kumar, U., Biswas, KG(2021) Vätske-vätskeflöde genom mikrodimensionella reaktorer: En recension om hydrodynamik, massöverföring och reaktionskinetik. Exp. Comput. Multiph. Flöde 2021. https://doi.org/10.1007/s42757-020-0092-0