Mikroakışkan çip tasarımı ve analizi

Mikro Elektro-Mekanik Sistemler (MEMS), bileşenlerin özellik boyutunun ve çalıştırılma aralığının mikro ölçekte olduğu bir elektromekanik entegre sistemidir. Geleneksel mekanik işlemenin aksine, MEMS cihazının üretimi, entegre bir devre ile uyumlu olabilen, yüzey mikro işleme ve toplu mikro işleme içeren yarı iletken üretim işlemini kullanır. Bu cihazlar veya sistemler mikro ölçekte algılama, kontrol etme, harekete geçirme ve makro ölçekte etkiler oluşturma yeteneğine sahiptir. Mikroakışkan çipler, mikro-litre ve hatta daha da küçük seviyelerdeki akışkanların, mikro büyüklükteki(yaklaşık olarak bir metrenin milyonda biri büyüklükte) kanallar içerisindeki akışkanların kontrol edilebilmesini veya hareket ettirebilmesini gerçekleştirebilen sistemlerdir. (Mikroakışkan çipleri büyük ölçekli ürünlere benzetilecek olduğunda su hortumlarına veya su kanallarına benzetebiliriz.) Mikroakışkan çipler büyük ölçekteki örneklerde olduğu gibi akışkan sıvıların hareketini gözlemlemek ve kontrol edebilmek amacı için kullanılan mikro seviyedeki sistemlerdir. Bu sistemler yani mikroakışkan çip teknolojisi, son yıllarda biyokimya ve biyomühendislik gibi alanlarda analizler için oldukça popüler hale gelmiştir. Kimyasal reaktörler, ısı eşanjörleri, ayırıcılar ve karıştırıcılar gibi kimyasal bir proseste yer alan tüm ekipmanlarda bulunmaktadır. Son zamanlarda yapay organ üretimi gibi konularda da giderek popüleritisini artırmaktadır. Aynı zamanda önümüzdeki süreçlerde mikroakışkan teknolojisi hemen hemen her insan da bulunacak ve bu mikroakışkan çipler insan vücudundan nabız, kan akışı, kan basıncı gibi verilerin anlık olarak kontrolünün sağlanması ve gerekli yerlere gerekirse konum-lokasyon gönderimi gibi verileri iletilmesi söz konusu durumdadır. Bu projede ele alınacak konu ise şu şekildedir, üç farklı mikroakışkan çip tasarlanmıştır. Mikroakışkan tasarımının gerçekleşeceği herhangi bir üç boyutlu çizim ortamına ihtiyaç duyulacaktır. Burada kullanılabilecek olan programlar, Catia, PTC Creo, NX, Invertor ve SolidWorks ve türevleridir. Bu üç boyutlu ortamların herhangi birinde tamamlanan tasarım ile ön analiz ve sanal fiziksel ortamda test edilmesi gerekmektedir (Elektriksel, ısı, basınç, akış gibi birçok farklı analize elverişli olan bir program ile denemeler ve ölçümler gerçekleşecektir.). Yapılacak olan testler ve denemeler için Comsol Multiphysics programından destek alınacaktır. Üç boyutlu ortamda tasarlanan çipin fiziksel basınç, akış gibi testlerini ön izlemek ve değerlendirmek için destek alınacaktır. Yapılan özgün tasarım sonrasında aslında laboratuvar ortamındaki birleştirmelerin bir modellemesine benzetilebilir şekilde ancak hacim konusu çok çok küçük nano ya da mikro litreler seviyesinde örnek akışkan modeli kullanılarak, mikro kanallardan malzemeye ve zamana bağlı olarak basınç ve hız testleri yapılmıştır. Aynı zamanda basıncın değişimine göre giriş kanallarındaki ve çıkış kanalındaki akışkanların akış yönleri de gözlemlenmiştir.