اثرات ویسکوالاستیسیته و پتانسیل جریانی بر واکنشهای سطح در میکرورآکتورها

Abstract

بسیاری از سیالات زیستی مورد بررسی در آزمایشگاه‌های-روی-تراشه (آزروشه) رفتاری غیرخطی دارند. همچنین به علت اندازه بسیار کوچک مجاری موجود در اجزای مختلف آزروشه ها، همانند میکرورآکتورها و میکروهم زن ها، جریان فشار-محرک مایعات در این اجزا با پدیده پتانسیل جریانی همراه خواهد بود که تمایل به کاهش سرعت سیال دارد. تحقیق حاضر به بررسی اثرات پتانسیل جریانی و رفتار غیرنیوتنی سیال حامل بر انتقال جرم و واکنش های سطح در میکرورآکتورهای ناهمگن می پردازد. در این راستا از مدل ویسکوالاستیک پی-تی-تی برای پیشبینی رفتار غیرخطی سیال استفاده می شود. معادلات حاکم در حالت بدون بعد به وسیله روش تفاضل محدود بر اساس شبکه بندی غیریکنواخت حل می شوند. نتایج نشان می دهند که اثرات پتانسیل جریانی با افزایش قدرت یونی الکترولیت و افزایش ضخامت دولایه الکتریکی تقویت می شود. تقویت این اثرات باعث کاهش سرعت سیال و به تبع آن سرعت انتقال آنالیت به پایین دست میکرورآکتور شده و در نهایت منجر به کاهش نرخ واکنش های سطح می شود. اثرات پتانسیل جریانی چنان شدید است که در حالات حدی ممکن است باعث افزایش 100 درصدی زمان رسیدن سطح به حالت اشباع شود. اگرچه الاستیسیته با افزایش سرعت سیال در نزدیکی جدار منجر به کاهش زمان اشباع می شود، با این وجود اثرات آن بسیار کمتر از اثرات پتانسیل جریانی است.