Investigation of ac electro-osmotic flow based microfluidic mixer with micro rods

Abstract

Paçacık manipülasyonu ve sıvı taşınması gibi olaylarda AC elektrokinetiktekniği çok etkili bir metottur. AC electrokinetik, hücre ayrılması, sentezleme,pompalama ve karışma gibi mikroakışkan teknolojilerinin bir çok alanında kullanılmaktadır. Mikroakışlarda karışma, yüzey kuvvetlerinin eylemsizlik kuvvetlerinidomine etmesi sebebiyle çok zordur. Tamamen karışma elde etmek için,uzun kanallar ya da uzun zaman gereklidir. Literatürde, karışmayı hızlandırmakiçin aktif ve pasif olmak üzere iki farklı karıştırıcı tiplerinden bahsedilmektedir.Aktif mikro karıştırıcılar arasında AC elektrokinetik metodu, elektrokimyasalreaksiyonları ve elektrolizi önlediği için daha çok tercih edilmektedir. Bu tezde,metal teller etrafında AC elektroozmoz temelli bir mikro karıştırıcı sunulmuştur.Bu çalışmada, mikro karıştırıcı performansı, farklı tel konfigürasyonlarına, ikifarklı yüzey metaryaline ve akış hızlarına göre değerlendirilmiştir. Hem sayısalhesaplama hem de deney yapılmıştır. Ticari olarak ulaşılabilen metal tellerle, kolayve ucuz üretim metodu seçilmiştir. Üç boyutlu elektrot çiftleriyle, üç boyutluvorteks profili elde edilmiş ve en etkili elektrot konfigürasyonu belirlenmiştir.

AC electrokinetics (ACEK) is useful technique for providing species manipulationand liquid transportation. This method is applicable to many elds like cellseparation, synthesis, pumping, mixing in microfuidics technologies. Mixing inmicro-scale is very problematic issue due to the domination of surface forces overinertial forces. For acquiring complete mixing, extended channels or longer timeis needed. To accelerate mixing, active and passive micromixers are presentedin the literature. Among active micromixer types, ACEK-based micromixers arepreferred techniques due to their advances in preventing electrochemical reactionsand electrolysis. In this thesis, micromixer based on AC electroosmosis (ACEO)around micro rods is introduced. In this study, mixer performance is evaluatedaccording to variable rod congurations, two different surface material and flowrates. Both computational modeling and experimentation are handled. Easyand cheap fabrication with commercially available metal wires is adopted. Byintroducing 3D electrode pairs, 3D vortex prole is presented and the most infuential conguration is discovered.