بررسی تجربی ارتعاش آزاد ماربل های مایع فروفلوئیدی در سیستم های دیجیتال میکروسیالاتی

امروزه ماربل های مایع ، قطراتی که توسط یک لایه نانوذرات آبگریز پوشش داده شده اند، به عنوان جایگزینی برای قطرات معمولی در سیستم های میکروسیالاتی دیجیتال در حال مطرح شدن هستند. استفاده از قطرات فروفلوئید به عنوان هسته این ماربل ها امکان کنترل این ماربل ها به کمک یک میدان مغناطیسی خارجی را فراهم می کنند. در این مطالعه پاسخ نوسانی میرای این ماربل ها تحت تحریک اولیه توسط میدان مغناطیسی به طور تجربی مطالعه می شود. به کمک نیروی مغناطیسی اعمالی به ماربل های مایع توسط یک کویل مغناطیسی ، ماربل ها دچار یک تغییر شکل اولیه می شوند و پس از قطع میدان، ماربل ها طی یک حرکت نوسانی به حالت تعادل خود باز می گردند. در این مطالعه یک مدل دینامیکی خطی جرم-فنر-دمپر برای توصیف سیستم پیشنهاد می شود و مشاهده می شود که با افزایش حجم ماربل های مایع ، فرکانس طبیعی و نسبت میرایی کاهش می یابد. همچنین با افزایش جریان عبوری از کویل مغناطیسی ، فرکانس طبیعی ارتعاشات ماربل های مایع تغییری نمی کند ولی نسبت میرایی زیاد می شود. همچنین بیشینه نسبت تغییر شکل ماربل های مایع با افزایش حجم ماربل ها و افزایش جریان عبوری از کویل مغناطیسی افزایش می یابد. در انتها قابلیت جدا شدن ماربل های مایع از سطح در حین نوسان مورد بررسی قرار می گیرد و شرایطی که ماربل های مایع دچار پرش از سطح می شوند بررسی می شود. اگر جریان اولیه عبوری از کویل مغناطیسی از حدی بیشتر شود، پس از خاموش شدن میدان مغناطیسی ، ماربل مایع از سطح به طور کاملا جدا می شود. مشاهده شد که حداقل جریان الکتریکی مورد نیاز برای پرش ماربل ها با افزایش حجم ماربل ها افزایش می یابد.

Keywords:

ماربل مایع , فروفلوئید , میکروسیالات دیجیتال , ارتعاش , مغناطیس