طراحی یک ساختار الکترود نوآورانه برای جداسازی مداوم سه جمعیت از ذرات مختلف با روش دی الکتروفورسیس

جداسازی ذرات از یک مخلوط ناهمگن با دقت و راندمان بالا، در بسیاری از زمینه ها از جمله مهندسی، زیست شناسی، پزشکی و شیمی با اهمیت است. در این مقاله، با طراحی یک دستگاه میکروفلوئیدیک حاوی یک ساختار نوآورانه از الکترودهای منحنی، به صورت عددی جداسازی مداوم سه جمعیت از ذرات پلی استایرن بر اساس اندازه با مکانیزم دی الکتروفورسیس بررسی می شود. کانال حاضر، از دو ناحیه تمرکز و جداسازی تشکیل شده است. مخلوطی از ذرات پلی استایرن 5، 10 و 20 میکرومتری پس از ورود به کانال اصلی، ابتدا در بخش تمرکز توسط یک جریان غلاف متمرکز شده و سپس در ناحیه جداسازی، بر اساس اندازه جدا می شوند. برای انجام شبیه سازی های عددی، ابتدا یک حلگر در محیط اپن فوم توسعه داده شد. سپس، با مقایسه نتایج شبیه سازی با یک کار تجربی، حلگر مورد نظر اعتبارسنجی شد. در ادامه، پارامترهای هندسی و عملیاتی تاثیرگذار روی جداسازی، از جمله انحنای الکترودها، اندازه گپ الکترودها و دبی جریان بررسی شد. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که با افزایش گپ الکترود‌ها، دبی جریان و کاهش شعاع انحنای الکترودها، پنجره ولتاژ افزایش یافته‌ است. همچنین نتایج نشان داد که با انتخاب ساختار الکترودی مناسب، پنجره ولتاژ به دست آمده برای جداسازی مطلوب ذرات در دبی 5/1 میکرولیتر بر دقیقه، 14 الی 25/16 ولت می باشد.