طراحی و ساخت تراشه های میکروفلوئید یکی با الهام از طبیعت و صنعت

در این پژوهش دانش آموزان با هدف انجام واکنش های شیمیایی برای مثال تعیین اسیدی و یا باز بودن سیال به ساخت تراشه های میکروفلوئیدیکی روی آوردند. شکل کلی تمامی طرح ها الهام گرفته از طبیعت است.

بخش پروژه های دانش آموزی - مهدی رحمانی

دوازدهمین دوره از پروژه ‌های دانش آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پر شور شما دوستان و علاقمندان به پایان رسید اما کار ما هنوز تمام نشده است! این دوره نیز همچون سال ‌های گذشته دوستان بسیاری با ثبت طرح ‌ها و ایده ‌های خلاقانه خود در منوی "پیشنهاد موضوع" ما را در ارتقای تنوع پروژه ‌ها یاری نموده اند. هم چون گذشته بر آن شدیم تا با گردآوری این ایده ‌های جالب ، علاوه بر قدر دانی از این دوستان نوآور،  زمینه ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقمند فراهم آوریم. فراموش نکنید که ما همیشه منتظر طرح ‌های جدید شما عزیزان هستیم.

نام ایده: طراحی و ساخت تراشه های میکروفلوئید یکی با الهام از طبیعت و صنعت

نام ارائه دهنده/دهند گان: سارا عباس زاده، ملیکا جباری، مبینا شادلو و تبسم زند

زمینه و نوع پروژه: ایده های برگرفته از طبیعت

درجه سختی: دشوار

نام مدرسه: دبیرستان فرزانگان ۷

مقدمه

میکروفلوئید یک علم میان رشته ای (فیزیک، شیمی، زیست و ...) جدیدی است که اشاره به علم و فن آوری سیستم هایی دارد که حجم بسیار کوچکی از سیال را در کانال هایی با ابعادی در گستره چند میکرومتر کنترل می کند. اولین چالشی که موجب شد تا دانش آموزان به سمت میکروفلوئید یک بروند حداقل حجم استفاده از مواد و کاهش زمان انجام واکنش بود. در زندگی روزمره ما اگر دو سیال در ابعاد ماکرو در یک ظرف ریخته شوند (برای مثال شیر در یک فنجان قهوه) به راحتی این دو سیال با هم مخلوط می شوند ولی در مقیاس میکرو شاهد این پدیده نیستیم. نام این تغییر رفتار سیال جریان آهسته است که در میکرو سیستم ها رخ می دهد. اگر نیاز باشد که دو سیال با هم مخلوط شوند باید در مسیر کانال یک میکسر قرار دهیم. میکسر یا همان مخلوط کننده تشکیل شده است از کانال های مارپیچ یا زیگزاگی که جریان را به تلاطم می اندازد.

هدف

در این پژوهش دانش آموزان با هدف انجام واکنش های شیمیایی برای مثال تعیین اسیدی و یا باز بودن سیال به ساخت تراشه های میکروفلوئید یکی روی آوردند. شکل کلی تمامی طرح ها الهام گرفته از طبیعت است.

روش

دانش آموزان با دقت در محیط اطراف (گیاهان، حیوانات و ...) شکل تراشه ها را به شکلی طراحی کردند که کاربرد مورد نظر را داشته باشد. این موضوع باعث شد که با دید مهندسی به محیط اطرافمان نگاه کنیم. مهم ترین مرحله قبل از ساخت طراحی ایده هایمان است که به کمک نرم افزار تخصصی و دقیق اتوکد انجام شده است.

لازمه ساخت تراشه با این روش کشیدن طرح ها با ابعاد واقعی در این نرم افزار است. مرحله مهم و حساس بعدی، شبیه سازی طرح ها در نرم افزار کامسول است. بعد از طراحی، دانش آموزان تراشه ها را به همراه درپوش به روش میکرو ماشین کاری بر روی پلکسی ساختند و سپس با آب و اتانول آن ها را به خوبی تمیز کردند و به وسیله حرارت و فشار تراشه ها را به درپوششان چسباندند. حال تراشه ها آماده تست می باشند. از مزایای تراشه ها می توان به این موارد اشاره کرد: تراشه ها یک بار مصرف نیستند و چندین بار در هر کدام آزمایش انجام می گیرد.

روش ساخت بسیار سریع و ارزان قیمت است. این تراشه ها با توجه به طراحی منحصر بفردشان بسیار مورد علاقه سایر دانش آموزان هستند و همه به علم میکروفلوئیدیک علاقه مند شده اند. با این تراشه ها می توانیم واکنش ها را به سرعت مشاهده کنیم و غلظت های مختلف مواد را به دست آوریم.

مهارت ‌های کسب شده

1. روش ایده یابی (بارش مغزی)

2. مهارت کار در آزمایشگاه (رعایت نکات ایمنی)

3.  آشنایی با مهارت کاربرد ابزار و وسایل مورد نیاز

4.  آشنایی با پروپوزال نویسی

5. آَشنایی با مقاله نویسی

6. آشنایی با تهیه پاورپوینت

7. آشنایی با نحوه جستجوی اطلاعات

8. آشنایی نحوه فیش برداری

9. مهارت ساخت پوستر علمی

10. مهارت انجام کارگروهی

11. آشنایی با انواع تراشه های میکروفلوئید

تنظیم کننده: محبوبه همت