Hlavní stránka › Fóra › Forum pro soutěžící SOČ › 42. celostátní přehlídka ONLINE › 42. CP SOČ online – obor 02 fyzika › Odpověď na téma: 42. CP SOČ online – obor 02 fyzika
Vážený pane doktore,
děkuji za Vaše otázky.
Vaše pumpa pracuje s rotujícím permanentním magnetem. Dalo by se
uvažovat i zařízení, které by nemělo pohyblivé díly a proměnné
magnetické pole by se vytvářelo elektrickým proudem?
Finská skupina Ullaka et al. se v posledních letech pokoušela o indukci MIR systémem vynutí, které by byly plnou alternativou za permanentní magnet. Celý proces by se tak dalo jednoduše ovládat vnějším zdrojem a mikropumpa by neobsahovala již žádné mechanické součásti. To by zpřesnilo celý proces aktuace vzorku a zjednodušilo další testy pumpy. Tento nový druh mikropumpy by poté byl také atraktivnější pro průmyslovou výrobu. Na druhu stranu se ukázalo, že při vyvinutí poměrně silného pole přesahujícího 0,5 T (jak se ukázalo, v případě vzorků se stabilizovanou zdvojčatělou strukturou je potřeba pole silnější) by musely cívky obtahovat stovky vinutí a být v bezprostřední blízkosti u vzorku stejně jako permanentní magnet. Abychom však mohly rozmístit několik cívek (nejméně 3, aby byla rychlost pohybu bodu maximálního gradientu pole v objemu vzorku co nejstálejší) po celé délce vzorku, který měří jen 2 cm, nemohly bychom dosáhnout tak vysokého počtu vinutí a musely bychom naopak zvyšovat proud, který by dosahoval jednotek ampérů. Při tak vysokých proudech by se však přehřívala nejen cívka, ale především by docházelo k lokálním přehřátím křehkého vzorku, který se transformuje již okolo 30 stupňů v závislosti na přesném složení. Vzorek by tak i přes povrchovou stabilizaci praskal při tranformaci do fáze austenitu a životost vzorku by se razantně snížila.
Alternativním řešením problému by bylo chlazení přímo v mikrofluidním obvodu, které však není při testech v medicíně a biochemii vždy žádoucí a může zpomalit reakce či funkčnost některých senzorů.
Dokážete odhadnout, jak dlouho Vaše zařízení vydrží pracovat a co by mohlo být hlavním zdrojem opotřebení?
Za tobu testů pumpy jsem již vykonal okolo 20 000 cyklů, což dalece přesahuje výdrž standartních vzorků bez stabilizační povrchové úpravy. Jak ukázala například studie [1], která pro stabilizaci užila teného filmu TiN, který je plnou alternativou za bolotinování, vzorek je schopen pracovat až stovky milionů cyklů. Jelikož mechanizmus stabilizace je stejný, očekávám podobné výsledky také u vzorku bolotinovaného. Jelikož většina testů v biochemii a medicíně v mikrofluidních obvodech potřebuje spíše nízký a stabilní průtok, jeden vzorek mikropumpy postačí na celé roky užívání. Bolotinovaný vzorek je navíc schopen pracovat i při šíření šíření strukturních vad a defektů.
