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마이크로 및 나노 채널에서 다상유동

전문가 제언: ○ 자연, 바이오테크놀로지 및 화학에 중요성이 있는 유체는 단순한 단상이거나 갇히지 않은(열린 시스템) 유체인 경우가 드물다. 그러므로 최근 관심의 물결이 다상 갇힌 유체조작에 발생하는 것은 놀라운 일이 아니다. 이 논문은 복잡한 다상 미세 및 나노 채널의 유동에 관한 연구를 해설한 것이다.

○ 다상 갇힌 유동을 위한 펌핑 원칙이 논의 되었다. 이들은 마이크로 및 나노 축척에 대한 축척거동과 동일채널에서 다상공존에 대한 적합성의 두 개의 요인에 따라 주의 깊게 선택되어야 한다. 단일 상 갇히지 않은 유체 시스템과 크게 다른 마이크로 및 나노 채널에서 다상유체 유동 거동이 취급되었다. 이 거동은 유동형, 유동측면, 막 유동, 모서리유동 및 미끄럼유동을 포함한다.

○ 치수가 마이크로미터 스케일로 축소하면 표면 대 체적력의 상대적 중요성이 증가한다. 그 결과 표면장력과 점성력이 관성력과 부력에 비해 우세하게 된다. 모세관 힘은 특히 기하학적 형상 및 계면성질에 민감하다. 미소유체장치에서 상들과 고체 표면이 다상유동 형태에 큰 영향을 준다.

○ 설계 개선은 기본 물리학과 화학에 유의해야 한다. 계면이 그와 같은 미세 축척에서는 매우 중요하고 계면활성제는 최대한 피해야 한다. 그러므로 미세제작 요구사항과 표면화학 간의 상승효과가 확고한 채널 습성성질을 가져오기 위하여 필요하다. 이것이 유동액체와 유동율의 범위 내에 작은 방울 생성에 필요한 재현가능성을 만들어 낼 것이다.

○ 장거리 유체역학 상관을 갖는 채널에 흐르는 수천 개 작은 방울의 복잡한 역학이 동력학시스템 이론으로부터 빌린 개념의 도움으로 모델링이 요구될 것이다. 장거리 유체역학에 관계된 채널에 흐르는 수천 개의 작은 액체 방울의 복잡한 역학은 동력학시스템 개념의 도움으로 모델링이 요구된다. 결과는 작은 방울 수준의 온칩(on chip) 관리에서 재현성과 다양성을 제어할 방법을 열어줄 우수한 네트워크 위상과 기능성의 설계다.

저자: Shui, Lingling, Eijkel, Jan C.T.: van den Berg, Albert
자료유형: 학술정보