انجمن علمی دانشکدۀ مکانیک شریف (محور)
انجمن علمی دانشکدۀ مکانیک شریف (محور)
خواندن ۱۵ دقیقه·۴ ماه پیش

لبولوژی

به نام خدا

گزارش آزمایشگاه میکرو و نانوسیال

در گزارشی دیگر از مجموعه گزارش‌های لبولوژی، آزمایشگاه میکرو و نانوسیال به سرپرستی جناب آقای دکتر علی موسوی را از جهات مختلف، از جمله فعالیت‌ها و امکانات آن مورد بررسی قرار می‌دهیم.

زمینه‌های فعالیت این آزمایشگاه

مهندسی سطح

تعریف: در مهندسی سطح، به بررسی و بهبود ویژگی‌های سطحی مواد می‌پردازیم. این مهندسی شامل مطالعه و کنترل خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی سطح مواد است. هدف اصلی مهندسی سطح ، بهبود عملکرد و عمر مفید مواد، با استفاده از تغییرات در ساختار و خواص سطح آنها می‌باشد. در مهندسی سطح، مهندسان روی مواد مختلف از جمله فلزات، پلاستیک‌ها، سرامیک‌ها و شیشه‌ها کار می‌کنند. آنها با استفاده از روش‌هایمختلفی مانند پوشش‌دهی، پوشش‌دهی الکتروشیمیایی، تصفیةسطح و تغییرات شیمیایی و فیزیکی سطح، بهبود خواص سطح مواد را انجام می‌دهند.

برخی فعالیت‌های مرتبط با این حوزه در این آزمایشگاه عبارتند از:

کاهش پسای هیدرودینامیکی با تغییر خواص خیس‌شوندگی سطحی

کاهش پسای هیدرودینامیکی به معنای کاهش مقاومتی است که یک جسم در برابر حرکت در محیط مایع (مانند آب) ایجاد می‌کند. این پدیده، معمولاً با تغییر خواص خیس‌شوندگی سطحی جسم مرتبط است. خواص خیس‌شوندگی سطحی، مانند زاویة تماس بین سطح جسم و مایع (مثلاً آب) می‌تواند توسط تغییر و تنظیم ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی سطح جسم تغییر کند.

با افزایش خواص خیس‌شوندگی، (به عنوان مثال، با پوشش سطح با یک لایه ضد آب یا با افزودن موادی که سطح را هیدروفوبیکمی‌کنند) زاویة تماس بین مایع و سطح افزایش می‌یابد. این تغییرات می‌توانند منجر به کاهش پسای هیدرودینامیکی شوند، به این معنا که مقاومت جریان به تحرک جسم کاهش می‌یابد. این بهبود، معمولاً در کاهش مصرف انرژی و افزایش سرعت و کارایی حرکت جسم در محیط مایع تاثیرگذار است، به‌ویژه در کاربردهایی مانند طراحی زیردریایی‌ها، قایق‌ها، و سایر سازه‌های زیرآبی.

بهبود چگالش با استفاده از تغییر خواص خیس‌شوندگی سطحی

بهبود چگالش با استفاده از تغییر خواص خیس‌شوندگی سطحی به معنای بهبود توانایی جذب و تجمع سیالات (مانند قطرات آب یاروغن) بر سطوح می‌باشد. این پدیده، معمولاً با تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی سطح جسم، مانند زاویة تماس بین سطح و سیال، مرتبط است.

زمانی که یک سطح توانایی خوبی برای جذب یا بازتاب سیالاتداشته باشد، بهبود چگالش اتفاق می‌افتد. به عبارت دیگر، زمانی که یک سطح هیدروفیلیک (که مایعات را جذب می‌کند) به سطح هیدروفوبیک (که مایعات را رها می‌کند) تبدیل می‌شود، چگالش آن سطح بهبود می‌یابد. این بهبود می‌تواند منجر به خواصی مانند خودتمیز شدن سطح یا بهبود خواص ضد چروک و ضد لغزش سطح شود.

افزایش نرخ جوشش با تغییر خواص خیس شوندگی سطحی

افزایش نرخ جوشش با تغییر خواص خیس‌شوندگی سطحی، به معنای بهبود کارایی فرآیند جوشش از طریق تغییر ویژگی‌های سطحی است که باعث می‌شود مایع بهتر یا بدتر سطح جامد را خیس کند. این تغییرات می‌توانند به روش‌های مختلفی بر فرآیندجوشش تاثیر بگذارند از قبیل افزایش سطح تماس، ایجاد میکرو و نانو ساختارها، افزایش تعداد هسته‌های جوشش و... .

ساخت سطوح یخ‌گریز

امروزه، سطوح یخ‌گریز به سطوحی گفته می‌شود که دارای سه خاصیت تنش برشی یخ به سطح کمتر از 100 کیلوپاسکال، قابلیت تاخیر در تشکیل یخ و حذف سریع قطره از روی سطح می‌باشد. به طورکلی، روش‌های ساخت سطح یخ گریز به روش فوق آب گریز اسلیپس و پوشش های پلیمری دسته بندی می‌شود؛ در این بین، پوشش‌های پلیمری یخ‌گریزی در سال‌های اخیر با پیشرفت علم نانو و مهندسی سطح از لحاظ دوام یخ‌گریزی و سهولت در استفاده، برتری نسبی به دوروش دیگر دارد اما این پوشش‌ها عمدتاً گران قیمت و مقاومت مکانیکی و چسبندگی به سطح پایینی دارند.

جدایش آب از نفت

جداسازی نفت از آب، یک فرآیند حیاتی است که در صنایع مختلفی از جمله نفت وگاز، پالایشگاه‌ها، و حفاظت از محیط زیستکاربرد دارد. روش‌های مختلفی برای این جداسازی وجود دارد که هرکدام بسته به شرایط و میزان آلودگی، می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. در زیر به بررسی چند روش اصلی پرداخته شده است:

1. روش‌های فیزیکی:

- جاذب‌ها: استفاده از مواد جاذب مانند ذغال فعال، پلیمرهای جاذب و نانو مواد که می‌توانند نفت را جذب و از آب جدا کنند.

- گریز از مرکز (سانتریفیوژ): استفاده از نیروی مجازی گریزاز مرکز، برای جداسازی نفت از آب به کار می‌رود. در این روش، مخلوط آب و نفت با سرعت بالا چرخانده می‌شود و به دلیل تفاوت در چگالی، نفت از آب جدا می‌شود.

- فیلتراسیون: استفاده از فیلترهای مخصوص که نفت را جدا کرده و آب تمیز از آن عبور می‌کند.

2. روش‌های مکانیکی:

- اسکیمرها : دستگاه‌هایی که نفت را از سطح آب جمع‌آوری می‌کنند. این دستگاه‌ها به‌طور معمول بر روی آب شناور می‌شوند و لایة نفتی را از آب جدا می‌کنند.

- بوم‌های مهار: استفاده از موانع شناور که نفت را در یک منطقه مشخص محصور کرده و از پخش شدن آن جلوگیری می‌کنند، تا بتوان نفت را به راحتی جمع‌آوری کرد.

3. روش‌های شیمیایی:

- مواد منعقد کننده: افزودن مواد شیمیایی که باعث می‌شوند قطرات کوچک نفت به هم چسبیده و قطرات بزرگ‌تری را تشکیل دهند که به راحتی جدا می‌شوند.

- مواد امولسیون شکن: استفاده از مواد شیمیایی که امولسیون نفت در آب را می‌شکند و باعث جدا شدن نفت از آب می‌شوند.

4.روش‌های زیستی:

- بیورمیدییشن: استفاده از میکروارگانیسم‌ها (باکتری‌ها و قارچ‌ها) که قادر به تجزیة نفت به ترکیبات کمتر مضر هستند. اینروش بیشتر در پالایشگاه‌ها و محیط‌های آلوده به نفت استفاده می‌شود.

5. روش‌های پیشرفته:

- غشاهای نانوفیلتراسیون: استفاده از غشاهای نانومتری که قادر به جداسازی نفت از آب با دقت بسیار بالا هستند.

- فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته: استفاده از روش‌هایی مانند فوتوکاتالیز، ازوناسیون و پرواکسید برای تجزیة نفت به ترکیبات کم‌ضرر.

شبیه‌سازی جریان‌های میکرو و نانو

تعریف: شبیه‌سازی جریان‌های میکرو و نانو یک حوزةپیچیده و دقیق از مهندسی سیالات است که به مطالعة رفتار سیالات در مقیاس‌های بسیار کوچک می‌پردازد. در اینمقیاس‌ها، اثرات فیزیکی مانند نیروهای سطحی، کشش سطحی، و تعاملات مولکولی نقش بسیار مهمی دارند. روش‌هایمختلفی برای شبیه‌سازی این جریان‌ها وجود دارد که در زیربه توضیح آنها پرداخته شده است:

روش‌های شبیه‌سازی

الف) دینامیک سیالات محاسباتی (CFD):

دینامیک سیالات محاسباتی از روش‌های عددی و الگوریتم‌هایمختلف برای حل و تحلیل جریان‌های سیالات استفاده می‌کند. در مقیاس میکرو و نانو، روش‌های CFD باید توانایی مدل‌سازیپدیده‌های فیزیکی در مقیاس کوچک را داشته باشند.

- روش‌های مش‌بندی:

- روش حجم محدود: این روش، با تقسیم حوزه به حجم‌های کنترل کوچک و اعمال قوانین بقای جرم، مومنتوم و انرژی بر روی این حجم‌ها، معادلات ناویر-استوکس را حل می‌کند.

- روش المان محدود : این روش با تقسیم حوزه به المان‌های کوچک و استفاده از توابع شکل برای تقریب متغیرها، معادلات دیفرانسیل را حل می‌کند.

- روش‌های بدون مش :

- روش ذرات هموار شدة هیدرودینامیکی: در این روش، سیالبه ذرات مجزا تقسیم شده و معادلات حاکم بر سیال بر روی اینذرات حل می‌شود.

ب) دینامیک مولکولی:

در مقیاس نانو، تعاملات مولکولی نقش مهمی در رفتار سیال ایفا می‌کند. دینامیک مولکولی از روش‌های عددی برایشبیه‌سازی حرکت ذرات مولکولی و تعاملات بین آنها استفاده می‌کند.

- مدل‌سازی مولکولی: استفاده از پتانسیل‌های مختلف (مانند پتانسیل لنارد-جونز) برای توصیف نیروهای بین مولکولی.

- الگوریتم‌ها: به عنوان نمونه، الگوریتم ورلت برای محاسبه مسیرحرکت ذرات استفاده می‌شود.

ج) روش شبکه بولتزمن :

روش شبکه بولتزمن یک روش میکروسکوپی است که از معادلات بولتزمن و شبکه‌های گسسته برای شبیه‌سازی جریان‌های سیال استفاده می‌کند. این روش به ویژه در شبیه‌سازی جریان‌های پیچیده و چندفازی در مقیاس‌های کوچک موثر است.

فعالیت‌هایی که در این حوزه در این آزمایشگاه انجام می‌شوند عبارت هستند از:

آزمایشگاه روی تراشه (بر اساس قطره، دیجیتال،... )

آزمایشگاه بر روی تراشه (Lab-on-a-Chip یا LOC) یک فناوریمیکروسیالی پیشرفته است که فرآیندهای آزمایشگاهی مختلف را در یک دستگاه کوچک و یکپارچه پیاده‌سازی می‌کند. این دستگاه‌ها قادر هستند تا تحلیل‌های شیمیایی و زیستی پیچیده را در مقیاس‌های بسیار کوچک انجام دهند. در زیر به توضیح اجزای اصلی آن می‌پردازیم:

اجزای اصلی :

1. کانال‌های میکروفلوئیدیک: مسیرهای کوچک برای عبور سیالات

2. پمپ‌ها و دریچه‌ها: برای کنترل جریان و هدایت سیالات در طول تراشه

3. مخازن: برای نگهداری نمونه‌ها و مواد واکنش‌دهنده

4.سنسورها: برای اندازه‌گیری پارامترهای مختلف مانند دما، pH، غلظت و دیگر ویژگی‌های شیمیایی و زیستی

5. واحدهای پردازش: شامل واحدهایی برای انجام واکنش‌هایشیمیایی یا زیستی، مانند اختلاط، واکنش و جداسازی

جریان‌های چند فازی صنعتی حاوی قطرات و ذرات (اسپری درایر، سیکلون،...)

جریان‌های چندفازی صنعتی که حاوی قطرات و ذرات هستند، در بسیاری از فرآیندهای مهندسی و صنعتی از اهمیت بالایی برخوردار هستند. این جریان‌ها معمولاً شامل یک فاز مایع یا جامد پراکنده در یک فاز گاز (یا بالعکس) هستند. در ادامه به توضیح برخی از کاربردهای مهم این نوع جریآنها در صنعت مانند اسپریدرایر و سیکلون می‌پردازیم.

1. اسپری درایر

اسپری درایر یک دستگاه صنعتی است که برای خشک کردن مواد مایع یا سوسپانسیون‌ها به پودر جامد استفاده می‌شود. این فرآیند شامل تبدیل مایع به قطرات ریز و سپس خشک کردن سریعآنها با استفاده از هوای گرم است.

مراحل اصلی:

-پاشش مایع: مایع از طریق یک نازل به داخل محفظه اسپریدرایر پاشیده می‌شود و به قطرات ریز تبدیل می‌شود.

- خشک کردن: هوای گرم به داخل محفظه تزریق می‌شود. قطرات مایع به دلیل تماس با هوای گرم به سرعت خشک می‌شوند و به پودر جامد تبدیل می‌شوند.

- جمع‌آوری پودر: پودر خشک شده به پایین محفظه می‌افتد و در یکجمع‌آورندة پودر جمع‌آوری می‌شود.

2. سیکلون

سیکلون یک دستگاه جداسازی مکانیکی است که برای جدا کردن ذرات جامد یا قطرات مایع از جریان گاز استفاده می‌شود. این دستگاه بر اساس نیروی گریز از مرکز عمل می‌کند.

اصول کار:

- ورود جریان: جریان گاز حامل ذرات یا قطرات از طریق ورودی به داخل سیکلون وارد می‌شود.

- ایجاد چرخش: جریان به صورت چرخشی حرکت می‌کند و نیرویگریز از مرکز به ذرات یا قطرات وارد می‌شود.

- جداسازی ذرات: ذرات یا قطرات به دیواره سیکلون می‌چسبند و به پایین سیکلون می‌افتند، در حالی که گاز تمیز، از بالا خارج می‌شود.

سیستم‌های متخلخل )مخازن نفتی، بسترهای زیرزمینی، ...)

سیستم‌های متخلخل شامل موادی هستند که دارای شبکه‌ای از حفره‌ها یا منافذ کوچک می‌باشند که می‌توانند مایعات یا گازها را در خود جای دهند. این سیستم‌ها در بسیاری از کاربردهای صنعتیو مهندسی مانند مخازن نفتی، بسترهای زیرزمینی و فیلترهااستفاده می‌شوند. در زیر به توضیح این سیستم‌ها و کاربردهایمختلف آنها پرداخته شده است.

1. مخازن نفتی

اصول و ساختار:

مخازن نفتی ساختارهایی متخلخل هستند که نفت، گاز طبیعی و آب را در خود جای می‌دهند. این مخازن عمدتاً از سنگ‌های رسوبی مانند ماسه‌سنگ‌ها و سنگ‌های آهکی تشکیل شده‌اند که دارای منافذ کوچک برای ذخیره هیدروکربن‌ها هستند.

فرآیندهای اصلی مخازن نفتی شامل: تراوش، بهره‌برداری و مکانیسم‌های رانش است. در فرآیند تراوش، سیال از طریق شبکه منافذ سنگ جاری می‌شود. در بهره‌برداری استخراج نفت و گاز با استفاده از چاه‌های حفاری و روش‌های تقویت تولید صورت می‌گیرد و در مکانیسم‌های رانش، شاهد مکانیسم‌های رانش آب، رانش گاز و رانش فشاری هستیم.

2. بسترهای زیرزمینی

اصول و ساختار :

بسترهای زیرزمینی شامل سازه‌های طبیعی یا مصنوعی هستند که دارای ویژگی‌های متخلخل برای ذخیره و انتقال به دیگر مایعات می‌باشند. این بسترها معمولاً شامل سنگ‌های رسوبی،خاک‌های شنی و ماسه‌ای هستند.

کاربرد آنها شامل آبخوان‌ها، ذخیره‌سازی زیرزمینی گاز طبیعی و دفن پسماندها است. آبخوان‌ها بسترهای زیرزمینی‌ای هستند که برای ذخیره و تامین آب شرب و کشاورزی استفاده می‌شوند. برای ذخیره‌سازی زیرزمینی گاز طبیعی، از بستر‌های متخلخل جهت تامین نیازهای فصلی بهره‌برداری می‌شود، همچنین برای دفن پسماندهای خطرناک و هسته‌ای نیز از بسترهای زیرزمینی استفاده می‌شود.

ساخت و تحلیل آب شیرین کن با امکان بهره گیری از انرژی‌های تجدیدپذیر

ساخت و تحلیل آب‌شیرین‌کن‌هایی که از انرژی‌های تجدیدپذیربهره می‌گیرند، یک گام مهم در جهت تامین آب پاک و پایداراست. در ادامه، به مراحل ساخت، اصول عملکرد، انواع فناوری‌ها و تحلیل این سیستم‌ها می‌پردازیم.

مراحل ساخت آب‌شیرین‌کن با انرژی‌های تجدیدپذیر:

الف) طراحی سیستم :

1. انتخاب فناوری آب‌شیرین‌کن: بسته به نیاز و شرایطمحیطی، فناوری مناسب انتخاب می‌شود. معمولاً بین اسمز معکوس، تقطیر چندمرحله‌ای و تقطیر غشایی انتخاب صورت می‌گیرد.

2. انتخاب منبع انرژی تجدیدپذیر: بسته به منابع موجود و پتانسیل منطقه، یکی یا ترکیبی از منابع انرژی خورشیدی،بادی، زمین‌گرمایی و پیل‌های سوختی انتخاب می‌شود.

ب) نصب تجهیزات:

1. نصب کلکتورهای خورشیدی یا پانل‌های فوتوولتائیک: در صورت استفاده از انرژی خورشیدی.

2. نصب توربین‌های بادی: در صورت استفاده از انرژی بادی.

3. نصب تجهیزات آب‌شیرین‌کن: شامل پمپ‌ها، غشاء‌ها و واحدهای تقطیر.

ج) اتصال به شبکه انرژی :

1. اتصال سیستم‌های تجدیدپذیر به واحد آب‌شیرین‌کن: برق تولیدشده توسط پانل‌های خورشیدی یا توربین‌های بادی به سیستم‌های آب‌شیرین‌کن متصل می‌شود.

2. نصب سیستم‌های ذخیره انرژی: مانند باتری‌ها برای ذخیرهانرژی تولیدی و استفاده در مواقع نیاز.

د) بهره‌برداری و نگهداری :

1. پایش و کنترل مداوم: استفاده از سیستم‌های پایش براینظارت بر عملکرد و کارایی سیستم.

2. نگهداری دوره‌ای: تعویض و نگهداری غشاء‌ها، کلکتورها، توربین‌ها و دیگر تجهیزات به منظور حفظ کارایی سیستم.

استفاده از هوش مصنوعی در بهینه سازی سیستم های چند فازی

استفاده از هوش مصنوعی در بهینه‌سازی سیستم‌های چندفازی،می‌تواند بهبود قابل توجهی در کارایی، دقت و پایداری اینسیستم‌ها ایجاد کند. سیستم‌های چندفازی که شامل جریان‌های گاز-مایع، مایع-جامد و گاز-جامد می‌شوند، به دلیلپیچیدگی‌های ذاتی و تغییرات دینامیکی، بهینه‌سازی آنهاچالش‌برانگیز است. هوش مصنوعی، با توانایی تجزیه و تحلیلداده‌های بزرگ و شناسایی الگوهای پیچیده، ابزار قدرتمندیبرای بهینه‌سازی این سیستم‌ها ارائه می‌دهد. در ادامه، به توضیح کاربردهای هوش مصنوعی در بهینه‌سازی سیستم‌هایچندفازی می‌پردازیم :

1. شبیه‌سازی و مدلسازی

الف) یادگیری ماشین

- توسعة مدل‌های پیش‌بینی: الگوریتم‌های یادگیری ماشینمی‌توانند مدل‌های پیش‌بینی‌کننده، برای رفتار جریان‌هایچندفازی را توسعه دهند. این مدل‌ها با استفاده از داده‌هایتجربی آموزش دیده و می‌توانند رفتار سیستم را تحت شرایطمختلف پیش‌بینی کنند.

- بهبود دقت مدل‌ها: با افزایش تعداد و کیفیت داده‌ها، مدل‌هاییادگیری ماشین می‌توانند دقت بیشتری در پیش‌بینیرفتار سیستم داشته باشند.

ب) شبکه‌های عصبی عمیق

- شبیه‌سازی دینامیک‌های پیچیده: شبکه‌های عصبی عمیقمی‌توانند برای شبیه‌سازی دینامیک‌های پیچیده جریان‌هایچندفازی استفاده شوند و رفتار سیستم را با دقت بالا مدل‌سازیکنند.

- کاهش زمان محاسباتی: استفاده از شبکه‌های عصبی عمیق،می‌تواند زمان مورد نیاز برای شبیه‌سازی‌های پیچیده را به طور قابل‌توجهی کاهش دهد.

2. بهینه‌سازی فرآیندها

الف) الگوریتم‌های بهینه‌سازی هوش مصنوعی

- بهینه‌سازی پارامترهای فرآیند: الگوریتم‌های بهینه‌سازی مبتنیبر هوش مصنوعی مانند الگوریتم‌های ژنتیک، بهینه‌سازیازدحام ذرات و بهینه‌سازی با استفاده از الگوریتم‌های فراابتکاریمی‌توانند پارامترهای مختلف فرآیند را بهینه‌سازی کنند.

- کاهش هزینه‌های عملیاتی: با بهینه‌سازی پارامترهای فرآیند،هزینه‌های عملیاتی سیستم‌های چندفازی کاهش و بهره‌وریافزایش می‌یابد.

ب) کنترل هوشمند

- کنترل تطبیقی: سیستم‌های کنترل تطبیقی مبتنی بر هوش مصنوعی می‌توانند به صورت خودکار به تغییرات دینامیکیسیستم پاسخ دهند و پارامترهای کنترلی را بهینه‌سازی کنند.

- پیش‌بینی و جلوگیری از خطاها: الگوریتم‌هایپیش‌بینی مبتنی بر هوش مصنوعی می‌توانند خرابی‌ها و نقص‌های احتمالی در سیستم‌های چندفازی را پیش‌بینی و اقدامات پیشگیرانه را اتخاذ کنند.

امکانات

• اندازه‌گیری خواص خیس‌شوندگی سطحی با استفاده از دستگاه زاویةتماس

• پوشش‌دهی نازک بر روی سطح با اسفاده از تجهیز اسپین کوتینگ

• پوشش‌دهی با استفاده از تجهیز غوطه وری

• اندازه‌گیری ضریب انتقال حرارت چگالشی

• اندازه‌گیری ضریب پسا در جریان خارجی برای جریان آرام

• اندازه‌گیری کشش سطحی مایعات

• اندازه‌گیری انرژی سطحی

• اندازه‌گیری تنش چسبندگی یخ به سطح

حال به توضیح مختصری درباره چند دستگاه موجود در این ازمایشگاه می‌پردازیم:

دستگاه زاویة تماس: دستگاه زاویة تماس ابزاری است که برایاندازه‌گیری زاویة تماس قطرات مایع با سطح جامد استفاده می‌شود. این زاویة تماس نشان‌دهندة میزان ترشوندگی سطح جامد توسط مایعاست. زاویه تماس می‌تواند اطلاعات مهمی درباره خصوصیات سطح، انرژی سطح و رفتارهای بین سطحی مواد فراهم کند.

اصول عملکرد دستگاه زاویة تماس به این صورت است که یک قطره مایع روی سطح جامد قرار می‌گیرد و سپس تصویر آن با استفاده از دوربین گرفته می‌شود. نرم‌افزارهای خاصی برای تحلیل این تصاویر و محاسبة زاویة تماس به کار می‌روند. برخی از دستگاه‌های پیشرفته‌ترممکن است توانایی اندازه‌گیری زاویة تماس در دماها و شرایط مختلف محیطی را نیز داشته باشند.

کاربردهای اصلی دستگاه زاویة تماس در تحقیقات، در علم مواد و نانوتکنولوژی برای بررسی خصوصیات سطحی مواد و نانوذرات، در مهندسی پزشکی برای ارزیابی زیست‌تخریب‌پذیری و تعامل مواد زیستی با سلول‌ها، در صنایع پوشش‌دهی و رنگ برای بررسی کیفیتپوشش‌ها و رنگ‌ها، در صنایع نساجی برای ارزیابی خصوصیات ضد آب و ضد لک پارچه‌ها و در صنایع غذایی برای بررسی خواص بسته‌بندی و مواد غذایی می‌باشد.


1 . دستگاه اندازه‌گیری زاویه تماس


دستگاه اندازه‌گیری چسبندگی یخ به سطح:

دستگاه اندازه‌گیری چسبندگی یخ، به سطح ابزاری است که برایاندازه‌گیری نیروی لازم برای جدا کردن یخ از یک سطح جامد استفاده می‌شود. این اندازه‌گیری به منظور ارزیابی خواص ضدیخ و ضدچسبندگی مواد و پوشش‌ها انجام می‌شود. چنین دستگاهی در تحقیقو توسعه مواد جدید و بهینه‌سازی سطوح برای کاربردهای مختلف نظیرهوانوردی، خودروسازی، و صنایع الکترونیک بسیار کاربردی است.

اصول عملکرد دستگاه اندازه‌گیری چسبندگی یخ به سطح:

1. آماده‌سازی سطح: سطح مورد آزمایش با یک لایة نازک از آب پوشانده می‌شود که سپس منجمد می‌شود تا لایه‌ای از یخ تشکیل شود.

2. اندازه‌گیری نیرو: دستگاه با استفاده از مکانیزمی (معمولاً مکانیکی یا الکترومکانیکی) نیروی لازم برای جدا کردن یخ از سطح را اندازه‌گیری می‌کند. این نیرو می‌تواند به صورت تنشی یا کششیاعمال شود.

3. ثبت و تحلیل داده‌ها: نیروهای اعمال شده و جا‌بجایی‌ها ثبت و تحلیلمی‌شوند تا چسبندگی یخ به سطح محاسبه شود.


دستگاه اسپین کوتینگ به همراه پمپ خلا

دستگاه اسپین کوتئینگ به همراه پمپ خلاء:

این دستگاه، یکی از روش‌های پوشش‌دهی سطحی است که در آن ماده‌ای روی سطح صافی پوشیده می‌شود. در این روش، ماده‌ای که باید پوشش داده می‌شود. در این روش، ماده‌ای که باید پوشش داده شود روی سطح صافی قرار می‌گیرد و سپس با چرخش سریع، دستگاه به صورت یکنواخت روی سطح پخش می‌شود. پمپ خلاء نیز هوای موجود در فضای بین ماده ای که باید پوشش داده شود و سطح صافی را حذف می‌کند تا پوشش دادن ماده روی سطح بهتر و یکنواخت‌تر باشد. همچنین، پمپ خلاء به عنوان یک وسیلةکنترل‌کنندة فشار هوا در دستگاه اسپین کوتینگ نقش دارد و باعث کاهش فشار هوا در دستگاه می‌شود تا بهترین شرایط برای پوشش‌دادن ماده به سطح صافی فراهم شود.


4 . دستگاه انداز‌ه‌گیری کندانس

دستگاه اندازه‌گیری کندانس (Capacitance Meter) یک ابزار الکترونیکی است که برای اندازه‌گیری مقدار کندانس (ظرفیت) قطعات الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. کندانس، یک ویژگی الکتریکی است که نشان دهندة توانایی یک قطعه الکترونیکی برای ذخیره و تخلیة بار الکتریکی است.
دستگاه اندازه‌گیری کندانس عموماً دارای دو ترمینال ورودی و یک ترمینال خروجی است. برای اندازه‌گیری کندانس، قطعه الکترونیکی به ترمینال ورودی دستگاه متصل می‌شود. سپس دستگاه با اعمال یک سیگنال تست به قطعه، جریان الکتریکی را از طریق آن جریان می‌دهد. با توجه به زمان تغییر ولتاژ در خروجی دستگاه، مقدار کندانس قطعه محاسبه می‌شود.


دستگاه اندازه‌گیری کندانس معمولاً دارای صفحة نمایش است که نتایج اندازه‌گیری را نشان می‌دهد. همچنین، برخی از دستگاه‌های پیشرفته، توانایی اتصال به کامپیوتر را دارند تا نتایج اندازه‌گیری را ذخیره، تجزیه و تحلیل کنند.
دستگاه اندازه‌گیری کندانس در صنایع الکترونیک، تعمیرات الکترونیک، آزمایشگاه‌های علوم و محققان الکترونیک استفاده می‌شود.

محمد سجاد عظیمی-ورودی ۱۴۰۱ مکانیک

عطاالله طباطبایی‌فرد-ورودی ۱۴۰۱ مکانیک

هوش مصنوعی
صفحۀ نوشته‌های رسانه‌ای گروه محور - تأسیس ۱۳۷۲ - «محورِ فعالیت‌های دانشجویی دانشکدۀ مکانیک»
شاید از این پست‌ها خوشتان بیاید