فلز و سیلیکون
فلز و غیرفلز
ماده
ابعاد نانومتر و میلیمتر
ابعاد نانومتر و میلیمتر
۰٫۱-۱۰ mm
۲۵۰ کانال بر اینچ
ابعاد کانال
تولید پایین
تولید پایین
نسبت ابعاد بالا و یا پایین، ارزان، سریع
هزینه کم و سریع
مزایا
بسیار گران
پروسه کند (۱ روز)
طراحیهای پیچیده غیرممکن
بعضی از مواد نیازمند ترمیماند
معایب
۲-۶-۱ فناوری متداول
۲-۶-۲ تغییر شکل میکرو[۱۹]
همان‌طور که در جدول ۲-۱ نشان داده، روش تغییر شکل میکرو می‌توان کانال‌های مستطیل شکل با هر مادهای ساخت. در گزارشی که توسط کوکوسکی[۲۰] [۹] در سال ۲۰۰۳ داده شده است، با فرایند تغییر شکل میکرو می‌توان تا ۵۰۰ کانال در هر اینچ تشکیل داد. در این زمان، برای میکروکانالها تا ۲۵۰ کانال در هر اینچ به‌طورمعمول در طیف گسترده‌ای از مواد تشکیل شده است. کانال‌ها در یک پاس پیوسته و یا با عبور از چند برش بسته به سیستم، مورد استفاده قرار میگیرند. مزایای استفاده از تکنولوژی تغییر شکل میکرو شامل هزینه پایین و سرعت بالاست. بااین‌حال، با توجه به میزان کرنش و سختی مواد، برخی از مواد پردازش‌شده پس از پردازش تغییر شکل میکرو ممکن است نیاز به عملیات اضافی داشته باشد.
( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )
اصول کار تکنولوژی تغییر شکل میکرو ساده است. با بهره گرفتن از ابزار و زاویه مشخص با قطعه کار، روند شکلپذیری و تغییر شکل پلاستیک مواد انعطاف‌پذیر انجام می شود. حرکت ابزار مواد پایه و وابستگی به تنظیمات هندسی ابزار، تغییر شکل پلاستیک مواد که به شکل قابل تکرار تعریف‌شده است فقط یک ابزار برای هر یک از تنظیمات موردنظر، موردنیاز است.
۲-۶-۳ اره کردن میکرو[۲۱] (برش‌کاری میکرو)
روش برش‌کاری میکرو به‌طور گسترده در صنعت استفاده می‌شود که می‌توان کانال مستطیلی از فلز یا سیلیکون با عرض در محدوده ۱۰-۰٫۱ میلیمتر ساخت است. با این تکنولوژی می‌توان میکروکانالهای با نسبتهای بالا و یا نسبتهای پایین ساخت. این روش بسیار سریع است و پایین‌ترین هزینه تولید را در میان همه فن‌آوری‌های میکروساخت دارد. این تکنولوژی از یک اره منبت‌کاری[۲۲] برای ساخت میکروکانالهای مستطیلی استفاده می کند.
۲-۶-۴ تکنولوژی مدرن
۲-۶-۵ MEMS (سیستم میکرو الکترومکانیک)
بسیاری از پژوهشهای حاضر در زمینه MEMS در گروه روش‌های ساخت مقیاس میکرو، از بخش نیمه‌هادی برخاسته است. بسیاری از تکنولوژیها، شامل روش‌های MEMS هستند: حکاکی مرطوب، حکاکی خشک،[۲۳]LIGA و حکاکی یون واکنش‌های عمیق (DRIE)[24]. در این بخش در بین فناوری‌های MEMS بر روی فن‌آوری DRIE که به‌طور گسترده استفاده می‌شود تمرکز خواهیم کرد. همان‌طور که در جدول ۲-۱ نشان داده شده است، کانال‌های مستطیل، دایره، مثلث و یا ذوزنقه را با بهره گرفتن از روش DRIE می‌توان ساخت. این تکنولوژی با فلز، سیلیکون و شیشه با طیف گسترده‌ای از اندازه کانال، از مقیاس نانومتر تا مقیاس میلیمتر قابل‌اجرا است. علاوه بر این، این فن‌آوری دارای مزیت تولید کم است. بااین‌حال، فن‌آوری DRIE برای استفاده در زمینه‌های صنعتی به دلیل فرایند زمان‌بر بودن آن مناسب نیستند.
۲-۶-۶ ماشین‌کاری میکرو لیزر[۲۵]
به‌تازگی، از تکنولوژی ماشین‌کاری میکرو لیزر برای ساخت میکروکانالها استفاده می شود. ماشین‌کاری میکرو لیزر قابل‌اجرا برای هرگونه مواد است و طیف گسترده‌ای از اندازه کانال، از مقیاس نانو تا مقیاس میلیمتر و تعداد نامحدودی از هندسه‌ها را می‌تواند تولید نماید. علاوه بر این، این فن‌آوری قابلیت تولید کم را دارا است. تکنولوژی ماشین‌کاری میکرو لیزر در مقایسه با فن‌آوری‌های بحث شده در بالا در همه ابعاد به‌جز هزینه و سرعت پروسه بهتر است. به همین دلیل، این روش هنوز در صنعت فراگیر نشده است.
۲-۷ جریان تک فاز در میکروکانالها
بسیاری از روابط تجربی برای کاهش فشار از اندازه گیری‌های تجربی توسعه‌یافته‌اند. ازآنجاکه کارهای اولیه توسط تاکرمن و پیز [۸۹]، برای حذف شار حرارت بالا به‌وسیله آرایش میکروکانال انجام‌شده، بسیاری از پژوهش‌ها روی جریان سیال با سطح مقطع ثابت متمرکز شده است. در سال ۱۹۸۱، تاکرمن و پیز [۸۹] توانایی میکروکانالها را برای خنک‌سازی مدارهای یکپارچه بررسی کردند. مدت کوتاهی پس از تاکرمن و پیز، وو[۲۶] و لیتل[۲۷] [۱۰] چندین آزمایش با جریان گاز به‌جای مایع در میکروکانال ذوزنقه‌ای شکل سیلیکون-شیشه برای اندازه‌گیری اصطکاک جریان و خصوصیات انتقال حرارت انجام دادند. آن‌ها گزارش دادند که گذار از جریان آرام به مغشوش در اعداد رینولدز از ۴۰۰-۹۰۰ بسته به شرایط آزمایش رخ می‌دهد. آن‌ها نشان دادند که کاهش عدد رینولدز گذار باعث بهبود انتقال حرارت می‌شود.
۲-۸ روابط افت فشار
معادلات زیر به‌آسانی بر اساس فرضیه پیوستگی برای سیال نیوتنی که در یک لوله مدور و صاف جریان می‌یابد بهدست آمده است.
