Investigation of liquid crystal flow properties in microchannels with interfaces of patterned liquid crystal alignment
Desenli sıvı kristal yönelimli arayüzlere sahip mikrokanallarda sıvı kristal akış özelliklerinin incelenmesi
- Tez No: 1001335
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EMRE BÜKÜŞOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Chemical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Non-Newtonyen mikroakışkanlar, endüstriyel ve teknolojik gelişmelerin yanı sıra biyolojik uygulamalar açısından da önemlidir. Önceki çalışmalar, nematik akışların kanal geometrisi ve elektrik alanlar ile akustik dalgalar gibi dış uyarılarla yönlendirilebildiğini; bunun da mikroölçekli ortamlarda yerel viskoziteyi ve mikroyapılanmayı kontrol ederek ilaç taşınımı, biyolojik taklit ve yumuşak malzeme mühendisliğine katkı sağladığını göstermiştir. Nematik sıvı kristaller (LCs) moleküllerin yönelimi ile akışın birbirini doğrudan etkilemesi nedeniyle non-Newtonyen davranışların incelenmesi için ayarlanabilir bir sistem sunar. Bu tezde, mikroakışkan koşullarda LC'lerin yerel hizalanma düzenindeki değişimlerin akış davranışını nasıl belirlediği incelenmiştir. Bu amaçla, fotoparçalanabilir kendiliğinden düzenlenen tek tabaka (SAM) fonksiyonlu kanal yüzeylerinde LC'lerin yüzeye nasıl hizalandığını belirleyen ankraj koşulları desenlenmiştir. Ardından, oluşan akış davranışı; akış direncinin ölçülmesi ve akış sırasında LC yönelim alanının nasıl değiştiğinin haritalanmasıyla karakterize edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, desenlenmiş ankrajın akış ile moleküler hizalanma arasındaki etkileşimi belirgin biçimde güçlendirdiğini ve bunun sonucunda kanalda farklı bölgelerde farklı akış rejimlerinin ortaya çıktığını göstermiştir. Bu heterojen akış rejimleri; yönelim–akış geri besleme etkisi (backflow), histerezis ve kullanılan desen tipine bağlı olarak gelişen zengin topolojik yapılar ile bu yapıların akış altında geçiş dinamiklerini etkilemektedir. Son olarak, bu yaklaşım LC–sulu faz arayüzlü mikroakışkan sistemlerine de uygulanmış; LC yığın fazı içerisinde hibrit yönelimi sağlayarak – eş-akışlı (coflow), stabil mikroakışın başarılabildiği gösterilmiştir. Bu bulgular, yumuşak ve anizotropik akışkanların mikrokanallarda“yüzey desenleme”yoluyla kontrol edilebileceğine dair genel bir çerçeve sunmakta ve uyarlanabilir/yeniden yapılandırılabilir mikroakışkan sistemlerin tasarımı için yeni olanaklar sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Non-Newtonian microfluidics plays a crucial role in industrial and technological advancements as well as in biological applications. Prior work has shown that nematic flows can be manipulated by channel geometry and external stimuli (e.g., electric fields and acoustic waves), enabling control over local viscosity and microstructuring for drug delivery, biological mimicry, and soft-materials engineering. Owing to the strong coupling between molecular orientation and hydrodynamics, nematic liquid crystals (LCs) provide a tunable platform for investigating non-Newtonian flow characteristics. In this thesis, we investigate how local variations in the alignment of nematic LC govern its flow characteristics under pressure-driven microfluidic conditions. Specifically, we micropatterned the LC anchoring conditions using a photocleavable self-assembled monolayer and investigated the resulting flow characteristics by measuring flow resistances and spatial variations in LC director fields as a function of microfluidic flow. These efforts revealed that patterned anchoring induces pronounced coupling between flow and molecular alignment, leading to spatially heterogeneous flow regimes that reveal backflow mechanisms, hysteresis, rich and pattern-dependent topological structures, and their transition characteristics. Finally, we implemented this interfacial-control strategy to develop hybrid LC–aqueous soft-interface microfluidics, demonstrating a stable multiphase coflow. These findings establish a framework for controlling soft anisotropic fluids through interfacial patterning, offering new opportunities for adaptive and reconfigurable microfluidic systems.
Benzer Tezler
- Bükülmüş-çekirdekli mesogenlerin yapı ve sıvı kristal özelliklerinin kuantum mekaniksel yöntemlerle incelenmesi
Investigation of structures and liquid crystal properties of bent core mesogens by quantum mechanical methods
NİKOLAOS SARIYANİDİ
- Sıvı kristal porfirinlerin elektriksel iletkenlik ve gaz algılama özelliklerinin incelenmesi
Investigation of electrical and gas sensing properties of liquid crystal porphyrins
ALİ ŞEMS AHSEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ZAFER ZİYA ÖZTÜRK
- Investigation of interfacial organization of nanoscopic species at flowing liquid crystal-water interfaces
Akan sıvı kristal-su arayüzlerinde nanoskopik türlerin arayüz organizasyonunun araştırılması
CANSU DEDEOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMRE BÜKÜŞOĞLU
- Buz süblimleşmesinin incelenmesi
Investigation of ice sublimation
MEHMET ANIL GÜLŞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEYHAN ONBAŞIOĞLU
- Production and characterization of al-CoCrFeNi-M (M=Mo, Cu, Mn) high entropy alloys by combustion synthesis method
Al-CoCrFeNi-M (M=Mo, Cu, Mn) yüksek entropili alaşımlarının yanma sentezi yöntemiyle üretimi ve karakterizasyonu
FARUK KAYA
Doktora
İngilizce
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVAT BORA DERİN