18897

16392

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1402

ده، 65ص. : مصور، جدول، نمودار

1402/07/24

كتابنامه

مهندسي مكانيك

مهندسي مكانيك

1402/07/26

2974597

در اين بررسي به تشكيل ميكروالياف كلسيم‌آلژينات با استفاده از نيروي گريزازمركز پرداخته مي‌شود. فرآيند ريسندگي گريزازمركز شامل تزريق محلول پليمري يا مذاب در يك اسپينر چرخان است. هنگامي كه سرچرخان به يك سرعت‌‌‌‌ بحراني تعريف شده در مساله مي‌رسد، نيروي گريزازمركز بر كشش‌سطحي مايع در حال چرخش غلبه مي‌كند و به جاي تشكيل و خروج قطره از نوك ميكرونازل، يك جت‌ پيوسته از محلول پليمري از نوك ميكرونازل خارج مي‌شود. سپس جت بيشتر كشيده مي‌شود و در نتيجه ميكروالياف جامد بر روي كلكتور(جمع‌كننده) ايجاد مي‌شود. چرخش گريزازمركز به عنوان يك تكنيك سريع، ساده و مقرونبه‌صرفه براي توليد ميكروالياف پديدار شده است. ميكروالياف توليد شده با اين روش به دليل تطبيق‌پذيري و سهولت در اصلاح، زيادي را به خود جلب كرده اند و باعث شده در كاربردهاي مختلف مورد استفاده گسترده قرار گيرند. معمولا در پژوهش‌هاي تحت عنوان توليد ميكروالياف با استفاده از نيروي گريزازمركز، تاثير پارامترهاي مختلف مانند غلظت محلول ‌پليمري، قطر ميكرونازل و سرعت ‌چرخش بر قطر ميكروالياف بررسي مي‌شود. در اين پژوهش نيز علاوه بر بررسي پارامترهاي ذكر شده، تاثير فاصله بين جت‌پليمري و كراسلينكر كلسيم‌كلريد و تاثير سيالات مختلف مثل روغن آفتاب‌گردان، روغن كنجد، پارافين مايع و هوا به عنوان سيالات مياني بين ميكروالياف خروجي از نوك ميكرونازل و كراسلينكر كلسيم‌كلريد، به عنوان پارامترهاي جديد براي تاثير بر قطر ميكروالياف مورد بررسي قرار گرفته‌اند. مي‌توان گفت كه دو مورد آخر مهم‌ترين تفاوت اين پژوهش با پژوهش‌هاي انجام شده در اين زمينه مي‌باشند. در پژوهش حاضر، در سرعت‌هاي چرخشي از 600 دوردردقيقه تا 900 دوردردقيقه، تبديل ميكروالياف به قطرات مشاهده شد. نتايج اين بررسي نشان داد كه كاهش غلظت محلول پليمري سديم‌آلژينات از 3% به 1% وزني- وزني و كاهش قطر ميكرونازل از 0/3 ميلي‌متر به 0/15 ميلي‌متر منجر به كاهش قطر ميكروالياف به ترتيب تقريباً به صورت 18/4و 47/9 درصد شده است. برعكس، سرعت ‌چرخش و فاصله بين جت‌ پليمري و كراسلينكر كلسيم‌كلريد، اثر معكوس بر قطر ميكروالياف داشت. همچنين افزايش ويسكوزيته سيال مياني تاثير مستقيم بر قطر ميكروالياف داشت. يعني ميكرواليافي كه پس از خروج از ميكرونازل ابتدا وارد روغن آفتاب‌گردان(بيشترين ويسكوزيته) شدند و سپس براي كراسلينك شدن وارد كلسيم‌كلريد شدند، داراي بيشترين قطر و ميكرواليافي كه پس از خروج از ميكرونازل وارد هوا(كمترين ويسكوزيته) شدند و سپس شروع به كراسلينك شدن كردند، كمترين قطر را داشتند. اين نتايج تأثير پارامترهاي مختلف بر روي ميكروالياف پليمري را برجسته مي‌كند. به طوركلي، تكنيك ميكروسيال مبتني‌ بر سانتريفيوژ با استفاده از موانع سيال يك رويكرد اميدواركننده براي توليد ميكروالياف كلسيم‌آلژينات با قطر قابل تنظيم ارائه مي‌دهد. نتايج اين مطالعه به پيشرفت روش‌هاي كارآمد براي توليد ميكروالياف كمك مي‌كند. اين ميكروالياف توليد شده با استفاده از پليمر زيستي سديم‌آلژينات در زمينه‌هاي پژشكي مانند مانند مهندسي‌بافت، پانسمان‌زخم، دارورساني و سيستم‌هاي فيلتراسيون مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

Microfibers have attracted significant attention due to their versatility and ease of modification, making them widely used in various applications. Centrifugal spinning has emerged as a rapid, straightforward, and cost-effective technique for manufacturing microfibers. The present study outlines a new centrifuge-based microfluidic method that combines experimental and numerical simulation approaches to fabricate calcium alginate microfibers (Ca-alginate). This recently introduced method is known as fluidic barriers. The study investigates the microfiber diameter in relation to polymer concentration, rotation speed, and micronozzle size. At rotational speeds ranging from 600 rpm to 900 rpm, the transformation of microfibers into droplets was observed. The findings indicate that reducing the concentration of the sodium-alginate solution from 3% to 1% and decreasing the micronozzle diameter from 0.3 mm to 0.15 mm led to a decrease in microfiber diameter by approximately 18.4% and 47.9%, respectively. Conversely, the spinning speed and the distance between the polymer jet and the calcium chloride binder had the opposite effect on the microfiber diameter. These results highlight the influence of various parameters on microfiber fabrication. Overall, the centrifuge-based microfluidic technique utilizing fluidic barriers presents a promising approach for producing calcium alginate microfibers with adjustable diameters. The outcomes of this study contribute to the advancement of efficient methods for microfiber production, potentially benefiting areas such as tissue engineering, drug delivery, and filtration systems.

مسعود مددالهي

احمدرضا پيشه وراصفهاني , محسن ثقفيان