ساخت تراشه میکروفلوئیدیکی برای مشاهده رفتار آهسته سیال - جلسه چهارم

زمینه: میان رشته ای
نوع پروژه: عملی - متوسط
مولف: الهام آجورلو


جلسه چهارم
ساخت تراشه (روش سوم و چهارم) میکروفلوئیدیکی 
در این جلسه دو روش ساخت دیگر که کم هزینه و ساده می باشند را خدمت شما عزیزان معرفی می کنیم.

وسایل مورد نیاز روش اول:
پلکسی (PMMA)
فر
اتانول
سرنگ
گیره
وزنه
رنگ خوراکی

وسایل مورد نیاز روش دوم:
ژله
ظرف یکبار مصرف از جنس فوم و آلومینوم
چوب بستنی
چسب دوطرفه
هزینه
متوسط

روش ساخت
ساخت تراشه با پلکسی
علت انتخاب PMMA که با نام تجاری پلکسی نیز به فروش می رود برای ساخت تراشه ها در میان سایر مواد موجود:
این پلیمر به دلیل داشتن مزیت هایی از قبیل فراوانی، استحکام زیاد، شفافیت در شیشه، قیمت مناسب آن نسبت به زیرلایه-های دیگر و تنوع در قطر مورد توجه می باشد.
در شکل زیر ساختار فیزیکی و شیمیایی پلکسی را  مشاهده می کنید.

نکته: در تمامی موارد ساخت به هیچ وجه روی سطح پلکسی را با دست لمس نکنید و در تمامی مراحل از دستکش استفاده کنید.
پلکسی با ضخامت 1mm وابعاد یکسان می بریم.
 در مرحله قبل از ساخت نیاز به آموزش نرم افزار اتوکد می باشد. کشیدن طرح در این نرم افزار بسیار ساده و لذت بخش است. در این نرم افزار به راحتی می توانید طرح های مد نظرتان را بکشید. لازمه ی ساخت تراشه با این روش کشیدن طرح ها با ابعاد واقعی در نرم افزار اتوکد است. برای مثال طرح زیر در نرم افزار اتوکد طراحی شده است.

در اینجا می توانیم تراشه هایمان را به دو روش زیر بسازیم:
روش اول:
در این روش به سه قطعه پلکسی نیاز داریم. برای اینکه طرح کشیده شده در اتوکد را روی سطح پلکسی پیاده کنیم نیاز به یک دستگاه لیزر داریم، که این عملیات را باید مراکز مخصوص این کار انجام دهند و هزینه بسیار کمی دارد. طرح کشیده شده را به اوپراتر دستگاه می دهیم؛ سپس اپراتور طرح مورد نظر را با لیزر درون پلکسی می برد و نقاط ورودی و خروجی را نیز دقیقا در همان محل ولی در پلکسی دیگر می برد، و یک پلکسی دست نخورده باقی می ماند. حال نوبت مراحل تمیز کاری پلکسی ها می باشد. 

تمیزکاری پلکسی:
ابتدا برچسب سطح پلکسی ها را به آرامی از روی آن ها جدا می کنیم. باید مراقب باشیم که سطح پلکسی ها خش نیفتد. سپس دستکش یک بار مصرف دست می کنیم و پلکسی ها را با آب و صابون برای از بین بردن چربی های احتمالی ب خوبی می شوییم. سپس هر پلکسی را با احتیاط به وسیله پنس می گیریم و مقداری 2-پراپانول (ایزوپروپانول) روی آن می ریزیم؛ برای جلوگیری از خوردگی پلکسی و عدم واکنش آن ها با هم بلافاصله سطح پلکسی را به خوبی با آب مقطر می شوییم؛ در صورت امکان پلکسی ها را با حرارت کم سشوار خشک می کنیم و آن را درون یک بشر تمیز قرار می دهیم. بعد از آن که تمام پلکسی ها را تمیز کردیم در بشر را توسط یک ورقه آلومینیوم به خوبی می پوشانیم تا گرد و خاک روی آن ها ننشیند. در مرحله آخر می توان برای خشک شدن سطح کامل پلکسی در صورت عدم وجود سشوار آن ها را درون فر با حرارت 90 درجه سانتیگراد به مدت 15 دقیقه قرار دهیم.
 سپس بین صفحات کمی اتانول می ریزیم و صفحات را روی هم قرار می دهیم (ترتیب قرار گرفتن صفحات روی هم مطابق شکل سمت راست می باشد). به وسیله دو گیره آن ها را به هم محکم می کنیم و یک وزنه برای اعمال فشار بیشتر صفحات به هم، روی آن قرار می دهیم و در داخل فر در دمای 165 درجه قرار می دهیم. لایه های پلکسی بعد از یک ساعت به خوبی بهم می چسبند.

تست تراشه های پلکسی
برای تست می توان از سوزن سرنگ یا سرسمپلر به عنوان اتصال دهنده استفاده کرد. به این صورت که سر سرنگ را به محل ورودی بچسبانیم و به قسمت سوزن آن شلنگ باریک متصل می کنیم و شلنگ را نیز به سورنگ دیگر وصل میکنیم و سیال دلخواهمان را به کانال وارد می کنیم.

 روش بعدی ساخت کانال
در این روش به سادگی کانالی با ابعاد نسبتاً بزرگ می سازیم و حرکت سیال را درون آن مشاهده می کنیم.
 روش قالب گیری
روند ساخت این نوع از کانال ها بر اساس قالب گیری است که هم می توان کانال های بزرگ ساخت هم کانال های کوچک. ابتدا باید قالب مورد نظر را ساخت و سپس با ماده ی مورد نظر آن را قالب گیری کرد.

در این روش به سادگی می توان قالب مورد نظر را توسط چسباندن چوب بستنی به وسیله چسب دوطرفه در یک ظرف یک بار مصرف از جنس فوم ساخت.

سپس در ظرفی دیگر ژله یا ژلاتین بسیار غلیظ درست می کنیم و روی قالب ساخته شده می ریزیم؛ به طوری که کاملا تمام سطح را پوشش دهد. ظرف را درون یخچال (دمای حدود 4 درجه سانتی گراد) به مدت دو روز قرار می دهیم تا ژله سفت شود.

در آخر ژله را از قالب جدا می کنیم و به یک ظرف آلومینیومی می چسبانیم. چسبندگی ژله به دلیل داشتن شکر به آلومینیوم بسیار زیاد است و به خوبی آب بندی می شود و کانال ساخته شده نشتی نخواهد داشت.