Instytut Podstawowych Problemów Techniki

UMO-2024/53/N/ST8/04010

2025-01-07 / 2027-01-06

jedyny wykonawca

NCN

PRELUDIUM

23

Niniejszy projekt bada nieoczekiwane dwumodalne oscylacje w procesie tworzenia kropel w mikrofluidycznych złączach oraz wpływ geometrycznych zwężeń na powstające wzorce przepływu, podważając powszechne przekonanie, że silnie zwężone układy zawsze generują przewidywalne i uporządkowane wyniki. Chociaż submilimetrowe kanały mikrofluidyczne zazwyczaj wytwarzają regularne, monodyspersyjne krople dzięki geometrycznemu zwężeniu i dominującym efektom lepkościowym, wstępne wyniki pokazują, że niewielkie modyfikacje geometrii złącza hydrodynamicznego mogą zakłócić tę przewidywalność, umożliwiając okresową dwumodalną oscylację, która naprzemiennie wytwarza krople dwóch rozmiarów w wyniku złożonych interakcji między napięciem powierzchniowym a ograniczeniami geometrycznymi. Ponadto, włączenie szerszego kanału poniżej złącza – przypominającego konstrukcję złączy typu flow-focusing, ale z wydłużonym zwężeniem – zwiększa zakres natężenia przepływu, w którym następuje tworzenie kropel, choć zjawisko to pozostaje niewyjaśnione. Te obserwacje rodzą kluczowe pytania dotyczące warunków niezbędnych do wystąpienia zachowań oscylacyjnych, możliwości wystąpienia oscylacji n-modalnych wykraczających poza wzorce dwumodalne oraz specyficznych czynników geometrycznych, które promują lub modyfikują tworzenie kropel w porównaniu z konwencjonalnymi układami mikrofluidycznymi. Projekt ma na celu: (1) wyjaśnienie mechanizmów i warunków wymaganych do dwumodalnego generowania kropel, (2) zbadanie zależności między rozkładami wielkości kropel, warunkami przepływu i geometrią złączy w układach dwumodalnych, (3) zmapowanie różnych wzorców przepływu w zależności od geometrii mikrofluidycznych złączy oraz (4) scharakteryzowanie zależności rozmiaru kropel od warunków przepływu i geometrii dla każdego typu wzorca przepływu.