ساخت و مشخصه‌يابي ميكروپمپ الكتروليزي با تغيير زبري سطحيِ كاتد جهت بكارگيري در سيستم‌هاي تراپوستيِ تحويلِ دارو

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

دكتري

ميكروپمپ‌هاي الكتروليزي قابليت تزريق سيال در حجم‌هاي كوچك را دارا ميباشند. هر ميكرو پمپِ الكتروليزي شامل المان‌هاي آند، كاتد و الكتروليت ميباشد. در اين تحقيق ميكروپمپ الكتروليزي با استفاده از روش الكتروفرمينگ ساخته و مورد مشخصه يابي قرار گرفته است. روش الكتروفرمينگ مبتني بر ايجاد رسوب فلزي با استفاده از روش الكتروشيميايي مي‌باشد. در بخش اول از اين تحقيق، ميكروپمپ الكتروليزي با استفاده از سيستم الكتروفرمينگ مس ساخته شده و در نهايت به همراه يك الكترود ثابت مونتاژ و مورد مشخصه‌يابي قرار گرفته است. نتايج اندازه گيري دبي خروجي ميكروپمپ و مدل‌سازي رگرسيون انجام شده نشان دهنده آن است كه پتانسيل الكتريكي اعمالي به ميكروپمپ كه عامل توليد گاز هيدروژن و ايجاد رانش سيال خروجي پمپ است به صورت خطي با دبي پمپ مرتبط است. در بخش دوم اين تحقيق، زبري سطحي كاتد توسط روش الكتروفرمينگ به عنوان متغيرِ اثر گذار بر مشخصۀ ميكروپمپ مورد بررسي قرار گرفته است. با استفاده از روش فاكتور كامل آزمايش‌ها براي چهار متغير اين فرآيند شامل پتانسيل الكتريكي، محتواي سولفاتِ مسِ محلولِ الكتروليت، زمان فرآيند پوشش دهي و وجود يا عدم وجود ذرات كامپوزيتي هر كدام در دو سطح، شانزده آزمايش طراحي شده است. پس از توليد الكترودها، زبري سطح همه نمونه‌ها اندازه‌گيري شده و با استفاده از روش تحليل پارتو و رگرسيون مدلسازي شده است. نتايج تحليل پارتو بيانگر اين واقعيت است كه هريك از پارامترهاي زبري كه جهت توصيف سطح مد نظر قرار گرفته است، نسبت به فاكتورهاي ورودي كه همان چهار فاكتور متغير در طراحي آزمايشها هستند، با مقادير مخصوص به خود، تاثير‌پذير است. در نهايت هر الكترود در ميكروپمپ مونتاژ شده و دبي خروجي آن اندازه‌گيري شده است. نتايج بيانگر اين واقعيت است كه زبري سطحي نمونه هاي توليد شده بر تكرار پذيري تزريق سيال توسط ميكرو پمپ الكتروليزي تاثير گذار بوده است. مقادير بهينه براي هر يك از پارامترها مشخص شده است. با توجه به وابسته بودن دبي خروجي به پتانسيل الكتريكي اعمالي، يك مدار توليد كننده پالس الكتريكي معرفي و ساخته شده است. همچنين دبي ميكرو‌پمپ الكتروليزي، با استفاده از بهترين الكترود از ديدگاه تكرار ‌پذيري، تحت اثر ولتاژ پالسي اندازه‌گيري و گزارش شده است. در نهايت از سطحِ دو الكترود كه كمترين و بيشترين تكرار پذيري را نسبت به ديگر الكترود‌ها داشته اند با استفاده از ميكروسكوپ الكترون روبشي تصوير‌برداري انجام شده و بافت سطحي آنها مورد بررسي قرار گرفته و توصيف شده است. اين تصاوير بيانگر آن است كه سطح الكترودي كه توان ايجاد دبي سيال با بالاترين تكرار‌پذيري را داشته است، داراي سطحي زبر و با ساختاري درختي شكل مي‌باشد. در نهايت براي مشاهده نحوه توليد و جدايش حباب‌هاي هيدروژن از سطح كاتد، خارج از بدنه ميكروپمپ، قوي‌ترين و ضعيف‌ترين الكترود در حين فرآيند توليد حباب، تصوير برداري شده‌اند. تصاوير نشان‌دهنده آن است كه حباب‌هاي ايجاد شده بر روي سطحِ بهترين الكترود پس از تشكيل به سرعت از سطح جدا شده اما حباب‌هاي هيدروژن بر روي سطح ديگر الكترود پس از تشكيل سطح را رها نكرده و بر روي آن رشد ميكند. اين رشد حباب‌هاي بزرگ باعث عايق شدن سطحِ الكترود شده و باعث كاهش تكرارپذيري خواهد شد. همچنين حداكثر فشار قابل توليد توسط ميكروپمپ با استفاده از تجهيز ساخته شده اندازه‌گيري و برآورد شده است. در نهايت با تغيير فرمِ بدنه ميكروپمپ الكتروليزي از استوانه‌اي به مخروطي، كه ساخت آن با استفاده از مندرل پارافيني به همراه فرآيند هادي‌كردن سطح با استفاده از پودر مس انجام شده است، نحوه تغييرات جريان الكتريكي در حين تزريقِ ميكروپمپ اندازه‌گيري شده است. نتايج بيانگر ايجاد يكنواختي بيشتر در ميزان جريان الكتريكي مصرفي و دبي خروجي ميكروپمپ الكتروليزي مي‌باشد.

228329

ساخت و توليد

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان