izpis_h1_title_alt

Konceptualni sistem digitalne mikrofluidike
ID Erjavec Nagode, Urška (Avtor), ID Kitanovski, Andrej (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (5,23 MB)
MD5: BE5C3228B440A725277B7085D14467DC

Izvleček
Magistrsko delo obravnava konceptualni sistem digitalne mikrofluidike, ki ob dovajanju električne napetosti omogoča manipulacijo diskretnih kapljic. Električni potencial doveden elektrodam, na katerih leži kapljica, povzroči spremembo kota omočljivosti, kar rezultira v premiku kapljice. Razvoj digitalne mikrofluidike se v panogi strojništva osredotoča predvsem na področje upravljanja s toploto kot odziv na hiter napredek v elektronski industriji. Običajne metode upravljanja s toploto namreč ne zadovoljujejo več toplotnih zahtev naprednih sistemov. Digitalna mikrofluidika na osnovi manipuliranja diskretnih kapljic velja za obetavno rešitev odvajanja toplotnih tokov visoke gostote in neenakomerne temperaturne porazdelitve v zaprtih prostorih elektronskih naprav. V začetnih poglavjih magistrskega dela so opisane teoretične osnove površinske napetosti in elektro-omočljivosti. Predstavljeni so tipično uporabljeni materiali za izdelavo ter najpogostejši koncepti naprave, ki za svoje delovanje izkoriščajo pojav elektro-omočljivosti. V nadaljevanju je podrobneje opisana zasnova in izdelava naprave odprtega koncepta, ki deluje po načelu elektro-omočljivosti na dielektriku. Postopek izdelave naprave obsega zasnovo geometrije elektrod in izdelavo le teh na površini. Pri izdelavi elektrod je bil uporabljen postopek fotolitografije. Na površino elektrod je bil nanešen sloj električnega izolatorja in hidrofobni sloj. Na koncu magistrskega dela so predstavljeni eksperimentalno pridobljeni rezultati, primerjani z rezultati simulacije. Na podlagi analize meritev je bila izvedena validacija numeričnega modela simulacije. Zasnovana je bila naprava, ki pri uporabi vode dovoljuje začetni kot omočljivosti 115° in dosega minimalni kot omočljivosti 80°. Mejna napetost naprave znaša 175 V. Rezultati meritev dokazujejo doseganje hitrosti nad 80 mm/s, kar potrjuje tudi numerični model simulacije.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:prenos toplote, površinska napetost, elektro-omočljivost, digitalna mikrofluidika, elektroda, litografija, kot omočljivosti
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Tipologija:2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:FS - Fakulteta za strojništvo
Kraj izida:Ljubljana
Založnik:[U. Erjavec Nagode]
Leto izida:2021
Št. strani:XXIV, 91 str.
PID:20.500.12556/RUL-130066 Povezava se odpre v novem oknu
UDK:544.27:536.24:532.612(043.2)
COBISS.SI-ID:78735363 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:10.09.2021
Število ogledov:823
Število prenosov:134
Metapodatki:XML RDF-CHPDL DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Conceptual system of digital microfluidics
Izvleček:
The master's thesis addresses conceptual system of digital microfluidics that allows the discrete droplet manipulation by applying an electrical voltage. Applied electrical potential to the electrodes, on which the droplet is positioned, causes a change in contact angle, resulting in a droplet movement. The development of digital microfluidics in the mechanical engineering industry focuses primarily on the field of thermal management as a response to rapid advances in the electronics industry. Conventional thermal management methods no longer fulfill thermal requirements of advanced systems. Digital microfluidics based on the manipulation of discrete droplets is considered a promising solution for the dissipation of high-density heat fluxes and non-uniform temperature distribution inside closed electronic devices. In the beginning, chapters of the master's thesis theoretical fundamentals of surface tension and electrowettability are described. Typically used materials and the most common concepts of devices exploiting the phenomenon of electrowetting on dielectric (EWOD) are presented. The design and fabrication process of an open EWOD device using the principle of electrowetting on dielectric is described in detail. The process of fabricating a device includes the geometry design of the electrodes and the fabrication itself on the surface. In the fabrication of the electrodes, the technique of photolithography was used. An electrical insulation layer and a hydrophobic layer were applied on the surface of the electrodes. At the end of the master thesis, the experimentally obtained results are presented and compared with the simulation results. Based on the measurement analysis, a validation of the numerical model was performed. A device was designed to work with water, allowing an initial contact angle of 115° and reaching a contact angle of 80°. The device voltage limit is 175 V. Measurement results prove reaching velocity above 80 mm/s, which is also confirmed by the simulations of the numerical model.

Ključne besede:heat transfer, surface tension, electrowetting, droplet manipulation, electrode, lithography, contact angle

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj