بررسی اثر شعاع انحنای لبه یک ریزمحفظه فراصوتی پیزوالکتریکی جهت بهبود پایداری نانوامولسیون

Abstract

استفاده از امواج فراصوتی برای تهیه نانوامولسیون‌‌ها از مهم‌ترین موضوع‌های پژوهشی مرتبط با صنایع داروسازی، غذایی، مهندسی مکانیک و شیمی است. تاکنون در این روش از محفظه با مقیاس‌های مختلفی استفاده شده که با توجه به کاربرد و دقت مورد نیاز، انتخاب می‌شود. تعداد و نحوه قرارگرفتن سرامیک‌های پیزوالکتریک (پیزوها)، بسامد تحریک آن‌ها و میزان انحنا در لبه‌های محفظه، متغیرهای مختلفی در بهینه‌سازی طراحی یک حمام فراصوتی بوده که می‌توانند موجب تشدید یا خنثی شدن امواج با یکدیگر می‌شوند. در این مقاله، طی 36 حالت، با استفاده از نرم‌افزار کامسول، بررسی تاثیر شعاع لبه در چهار چیدمان مختلف از پیزوهای یک ریزمحفظه‌ فراصوتی مکعبی پرداخته شده است. شعاع لبه در سه مقدار صفر، 2.5 و 5 میلی‌متر و تحریک پیزوها در بسامدهای 20، 200 و 300 کیلوهرتز ارزیابی شده‌اند. نتایج نشان دادند حذف لبه‌ها، تاثیر مثبتی بر انتشار امواج و افزایش چگالی انرژی آکوستیکی داشته و در بسامدهای کمتر و در چیدمان‌های دارای تعداد پیزوی بیشتر، محسوس‌تر است. صحت‌سنجی‌های تجربی نیز با تهیه نانوامولسیون در دو حالت حمام فراصوتی بدون شعاع لبه و با شعاع لبه انجام شد. نتایج آن، ضمن تایید نتایج شبیه‌سازی، نشان داد که استفاده از حمام فراصوتی دارای شعاع لبه، موجب افزایش میزان پایداری فاز روغن در آب می‌شود.