Устройства, каковые руководят весьма мелкими количествами жидкостей, применены в разнообразных областях, включая разработку принтера, обработку ДНК и совокупности охлаждения для электроники. Для некоторых процессов, включающих жидкости, такие как смешивание, полезно произвести колеблющиеся потоки, но это возможно тяжело для особенно вязких жидкостей.
Сейчас, исследователи A*STAR создали микрожидкий генератор, что создаёт колебания кроме того в весьма вязких жидкостях.«В миниатюризированных жидких устройствах вязкая сила жидкости господствует над потоком, и смешивание делается непростой задачей», говорит Хуаньмин Ся от Сингапурского Университета A*STAR Производства Разработки (SIMTech), кто привел изучение с сотрудниками в SIMTech и Университете A*STAR Высокоэффективного Вычисления. «Микрожидкий генератор – часть отечественного постоянного упрочнения решить эту проблему».
У микрожидких насосов и клапанов имеется диафрагмы, каковые в большинстве случаев делаются из мягких материалов, таких как резина, и управляются через внешние силы. Все же маленькому устройству, меньше чем 4 миллиметра в размере, развитом командой Ся, не нужен внешний контроль. Вместо этого в то время, когда диафрагма помещена в поток жидкости, она отвечает упруго, шевелясь вверх и вниз, дабы вынудить устройство колебаться машинально.
Дабы приспособить дизайн к применению с весьма вязкими жидкостями, исследователи заменили резиновую диафрагму одним сделанным из бериллия и фольги меди.Тогда как это устройство владеет практическими преимуществами, оно кроме этого поднимает теоретические последствия о поведении микрожидких генераторов.
Команда отыскала, что при низких жидких давлениях, поток через диафрагму не колеблется. После этого выше особенного давления перехода, понижений колебательного потока потока и скорости жидкости происходит, возрастая в частоте, в то время, когда давление возрастает. По окончании исполнения экспериментальных и теоретических тестов на разные формы устройства, толщины диафрагмы и жидкие вязкости, команда Ся имела возможность увеличить текущие теории.
«Вызванные потоком колебания в большинстве случаев связываются с нестабильностью потока и проанализировали применение весенне-массовой модели», растолковывает Ся. Переход от ламинарного течения до колебательного потока в их новом генераторе был парадоксален, по причине того, что увеличенное давление стало причиной уменьшенным скоростям потока жидкости. Команда признала, что это поведение было подобно ‘отрицательному отличительному сопротивлению’ – устойчивое понятие, которое обрисовывает определенные электрические цепи, в которых увеличенное напряжение ведет к более низкому току.
Команда Ся на данный момент разрабатывает полную математическую модель их устройства, применяя другие понятия и отрицательное сопротивление, ‘заимствованные’ из теории электрической цепи. Это должно оказать помощь им оптимизировать дизайн устройства для использования на практике; к примеру, расширенное смешивание вязких жидкостей, разрешённых устройством, может усилить и руководить химическими реакциями.