Микроканал (микротехнология)

Микроканал в микротехнологии — это канал с гидравлическим диаметром менее 1 мм, обычно 1–99 мкм. ^[1] Микроканалы используются для контроля жидкости (см. Микрофлюидика ), теплопередачи (см. Микротеплообменник ) и наблюдения за миграцией клеток . ^[2] Они более эффективны, чем их «макро» аналоги, из-за высокого соотношения площади поверхности к объему, но создают множество проблем из-за своего небольшого размера. ^[3]

Материалы

Для разных целей использования микроканалов требуются разные типы материалов. Это три основные категории. ^[4]

Полимерные и стеклянные подложки

Полиметилметакрилат (ПММА) используется в качестве решения для широкого спектра микрофлюидных устройств из-за его низкой стоимости и более простых методов изготовления. ^[4] Силиконовые эластомеры можно использовать в ситуациях, когда необходима эластичность и деформация. ^[5]

Металлические подложки

Металлические подложки часто выбираются из-за их преимущественных металлических свойств , таких как устойчивость к высоким температурам и более быстрая передача тепла. Они могут подвергаться коррозии . ^[4]^[6]

Полупроводники, керамика и композиты

Керамические материалы позволяют работать при высоких температурах по сравнению с металлическими подложками и позволяют работать в агрессивных химических средах, в которых нельзя использовать металлы. ^[7]

История

Концепция микроканала была впервые предложена исследователями Такерманом и Писом из Стэнфордской лаборатории электроники в 1981 году. ^[8] Они предложили эффективный метод проектирования микроканалов в ламинарном и развитом потоке. ^[9]

Обычное использование

Микроканалы широко используются в фармацевтической и биохимической промышленности из-за коротких диффузионных расстояний, большей межфазной поверхности и более высоких скоростей тепломассопереноса. ^[10]

См. также

Источники

^ Кандликар, Сатиш Г. (2006). Теплообмен и течение жидкости в миниканалах и микроканалах . Амстердам, Нидерланды: Elsevier BV, стр. 450 . ISBN 978-0-08-044527-4 .
^ «Микроканалы» . 4Dcell . Проверено 15 июля 2022 г.
^ Пуччо, Крис (10 февраля 2020 г.). «Понимание микроканальных теплообменников и вариантов их использования» . Терма . Проверено 15 июля 2022 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Пракаш, Шаши; Кумар, Субрата. «Изготовление микроканалов: обзор» . Журнал машиностроительного производства . 229 (8).
^ Юэнь, Мишель; Крамер, Ребекка. «Изготовление микроканалов в эластомерных подложках для растягивающейся электроники» (PDF) . МСЭК Наука .
^ Анду, Ф.; Ямамото, А.; Каваи, Т.; Омори, Х.; Исида, Т.; Такеучи, Ю. (01 января 2007 г.), Арай, Эйдзи; Арай, Тацуо (ред.), «СОЗДАНИЕ МИКРОКАНАЛЬНОЙ МАССИВА ПУТЕМ СВЕРХТОЧНОЙ ОБРАБОТКИ» , Мехатроника для безопасности, защищенности и надежности в новую эпоху , Оксфорд: Elsevier, стр. 163–168, ISBN 978-0-08-044963-0 , получено 15 июля 2022 г.
^ Ки, Роберт Дж.; Алманд, Беркли Б.; Блази, Джастин М.; Розен, Бенджамин Л.; Хартманн, Марко; Салливан, Нил П.; Чжу, Хуаянг; Манербино, Энтони Р.; Менцер, Софи; Курс, В. Гровер; Мартин, Джерри Л. (1 августа 2011 г.). «Проектирование, изготовление и оценка керамического противоточного микроканального теплообменника» . Прикладная теплотехника . 31 (11): 2004–2012. Бибкод : 2011AppTE..31.2004K . doi : 10.1016/j.applthermaleng.2011.03.009 . ISSN 1359-4311 .
^ Такерман, Д.Б., и Пиз, RFW (1981). Высокопроизводительный радиатор для СБИС. Буквы устройств IEEE Electron , 2(5), 126–129. https://dx.doi.org/10.1109/EDL.1981.25367
^ Салимпур, М.Р., Аль-Саммаррайе, А.Т., Форузанде, А., и Фарзане, М. (2019). Конструктивное решение круглых многослойных микроканальных радиаторов. Журнал тепловых наук и инженерных приложений, 11 (1), 011001. https://dx.doi.org/10.1115/1.4041196.
^ Джайсвал П., Кумар У., Бисвас К.Г. (2021) Поток жидкость-жидкость через микроразмерные реакторы: обзор гидродинамики, массообмена и кинетики реакций. Эксп. Вычислить. Мультиф. Поток 2021. https://doi.org/10.1007/s42757-020-0092-0

Эта статья, посвященная технологиям, незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[Kandlikar2-1] Кандликар, Сатиш Г. (2006). Теплообмен и течение жидкости в миниканалах и микроканалах . Амстердам, Нидерланды: Elsevier BV, стр. 450 . ISBN 978-0-08-044527-4 .

[2] «Микроканалы» . 4Dcell . Проверено 15 июля 2022 г.

[3] Пуччо, Крис (10 февраля 2020 г.). «Понимание микроканальных теплообменников и вариантов их использования» . Терма . Проверено 15 июля 2022 г.

[:0-4] Jump up to: ^а ^б ^с Пракаш, Шаши; Кумар, Субрата. «Изготовление микроканалов: обзор» . Журнал машиностроительного производства . 229 (8).

[5] Юэнь, Мишель; Крамер, Ребекка. «Изготовление микроканалов в эластомерных подложках для растягивающейся электроники» (PDF) . МСЭК Наука .

[6] Анду, Ф.; Ямамото, А.; Каваи, Т.; Омори, Х.; Исида, Т.; Такеучи, Ю. (01 января 2007 г.), Арай, Эйдзи; Арай, Тацуо (ред.), «СОЗДАНИЕ МИКРОКАНАЛЬНОЙ МАССИВА ПУТЕМ СВЕРХТОЧНОЙ ОБРАБОТКИ» , Мехатроника для безопасности, защищенности и надежности в новую эпоху , Оксфорд: Elsevier, стр. 163–168, ISBN 978-0-08-044963-0 , получено 15 июля 2022 г.

[7] Ки, Роберт Дж.; Алманд, Беркли Б.; Блази, Джастин М.; Розен, Бенджамин Л.; Хартманн, Марко; Салливан, Нил П.; Чжу, Хуаянг; Манербино, Энтони Р.; Менцер, Софи; Курс, В. Гровер; Мартин, Джерри Л. (1 августа 2011 г.). «Проектирование, изготовление и оценка керамического противоточного микроканального теплообменника» . Прикладная теплотехника . 31 (11): 2004–2012. Бибкод : 2011AppTE..31.2004K . doi : 10.1016/j.applthermaleng.2011.03.009 . ISSN 1359-4311 .

[8] Такерман, Д.Б., и Пиз, RFW (1981). Высокопроизводительный радиатор для СБИС. Буквы устройств IEEE Electron , 2(5), 126–129. https://dx.doi.org/10.1109/EDL.1981.25367

[9] Салимпур, М.Р., Аль-Саммаррайе, А.Т., Форузанде, А., и Фарзане, М. (2019). Конструктивное решение круглых многослойных микроканальных радиаторов. Журнал тепловых наук и инженерных приложений, 11 (1), 011001. https://dx.doi.org/10.1115/1.4041196.

[10] Джайсвал П., Кумар У., Бисвас К.Г. (2021) Поток жидкость-жидкость через микроразмерные реакторы: обзор гидродинамики, массообмена и кинетики реакций. Эксп. Вычислить. Мультиф. Поток 2021. https://doi.org/10.1007/s42757-020-0092-0

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]