شبيه سازي هيدروديناميكي توليد يك نمونه نانوذره پليمري در ميكروكانال

كارشناسي ارشد

سنتز ذرات با استفاده از روش‌هاي مبتني‌بر ميكروفلوئيديك (ريزسيالش)، با فراهم‌آوردن امكان كنترل دقيق پارامترهاي مرتبط با فرآيند سنتز، موجب دستيابي به ذراتي با ابعاد دقيق و كنترل‌شده مي‌شود. در اين پايان‌نامه سنتز نانوذرات پليمري از جنس پلي‌كاپرولاكتون (PCL ) با استفاده از روش ريزسيالش انجام شد. بدين منظور دو هندسه مختلف مورد بررسي قرار گرفت. در هندسه نخست، دستگاه كاپيلاري براي ساخت ريزتراشه از جنس شيشه طراحي و ساخته و ميكروچيپ (ريزتراشه) مورد نظر براي سنتز نانوذرات PCL با استفاده از آن به‌كار گرفته شد. هندسه دوم نيز يك دستگاه از جنس سيليكون-پيركس با دو ورودي زاويه‌دار براي فاز پيوسته و يك زاويه واگرايي در خروجي ميكروكانال بود كه شبيه‌سازي اين هندسه با مطالعات تجربي مقاله مرجع مورد مقايسه قرار گرفت. در ادامه با استفاده از ريزتراشه، ذرات مورد نظر ايجاد شده و از نظر شكل، توزيع اندازه و ثبات تركيب شيميايي بررسي شدند. همچنين در اين پايان‌نامه، شبيه‌سازي هيدروديناميكي توليد نانوذره پليمري PCL با استفاده از نرم‌افزار COMSOL Multiphysics 5.4 با هندسه درنظر گرفته‌شده براي اين كار، انجام شد. همان‌طور كه مشخص است، با تغيير پارامترهايي مانند غلظت فازهاي پيوسته و پراكنده و همچنين تغيير سرعت فازها مي‌توان اندازه ذرات حاصل را تغيير داده و كنترل نمود. سپس مراحل تشكيل نانوذره، تعيين رژيم جريان و مكانيسم انتقال جرم قطره توليدي در ميكروكانال مورد بررسي قرار گرفت و به همين نحو، نرخ انتقال جرم و زمان جامدسازي محاسبه شد. مشاهده شد كه با استخراج حلال از فاز پراكنده به فاز پيوسته، نرخ انتقال جرم افزايش مي‌يابد. همچنين تخميني از قطر نانوذره توليدي با استفاده از روش‌هاي مبتني‌بر كروليشن، روش هيدروديناميكي و پردازش تصوير انجام شد. در آخر نيز نتايج شبيه‌سازي ميكروكانال با مطالعات تجربي انجام‌گرفته مورد مقايسه قرار گرفت و گزارشي از دانسيته مش مورد بررسي واقع شد. همچنين در اين پژوهش اثبات شد كه با استفاده از ريزسيالش فشار بالا مي‌توان به نانوذرات پليمري PCL با ويژگي‌هاي بسيارمطلوب دست يافت.

194933

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر مجيد قجاوند

مهندسي شيمي

دكتر سلمان موحدي راد