Design of a droplet-based microfluidic system for hybrid polymer nanoparticle synthesis
Hibrit polimer nanoparçacık sentezi için damlacık temelli mikroakışkan sistem tasarımı
- Tez No: 709013
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ EMİNE YEGAN ERDEM, DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜNEŞ KİBAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 80
Özet
Damlacıklı mikroakışkanlar, parçacık boyutlarını damlacığın fiziksel boyutu ile sınırlandırıp damlacık içerisinde etkin karışımla eş dağılımlı parçacıklar meydana getirdiğinden mikroparçacık sentezinde avantajlı konumdadır. Bu sebeple tasarlanan mikroreaktörler de reaksiyon ortamının kontrolündeki üstün özellikleri nedeniyle son dönemde mikroakışkan topluluğunun odağı hâline gelmiştir. Bu çalışmada, mikroreaktör uygulaması için geçmiş yıllarda öne çıkan organik-inorganik hibrit yapılı polihedral oligomerik silseskuioksan (POSS) malzemesi seçilmiştir. POSS, hibrit yapısına ilaveten koruyucu boya uygulamalarında yer almasını sağlayan ısıl direnç özelliği gösteren ve malzeme özelliklerinin daha da özelleştirilebilmesini sağlayan yüksek radikal gruplara bağlanma yatkınlığı bulunan bir polimerdir. Bu çalışma, monomer POSS kullanarak eş dağılımlılığı artırmak adına ısıl ve ışıl polimerleşme yöntemleri ile önceki çalışmalarda karşılaşılan tıkanma sorununu çözmek amacıyla sisteme yağ fazı ilavesi bulunduran mikroreaksiyon sistemi önermektedir. Sistemlerin uygulanabilirliği COMSOL Multiphysics kullanılarak incelenmiş ve analizler sonucunda mikroreaktörlerin yeterince ısınabildiği ile karışıma elverdiği görülmüştür. Örneklerdeki yağın ortamdan uzaklaştırılması için ise bir son işlem prosedürü geliştirilmiştir. Ölçümler sonucunda mikrodamlacık ve mikronaltı parçacık oluşumu görülmüş ve bu parçacıkların boyut dağılımı MATLAB ile belirlenmiştir. Sistemde yağ kullanılması bir başka zorluğa sebebiyet verse de gelecek çalışma olarak heksan temelli malzeme ikamesi önerilmiştir.
Özet (Çeviri)
Droplet microfluidics is advantageous in synthesizing microparticles for both confining their size to the physical dimensions of the droplet and providing a monodisperse result due to rapid mixing inside the droplets. Thusly named microreactors became the focus of the microfluidics community in the recent decade due to their superior ability to control the reaction environment. In this study, for the application of microreactors, a hybrid organic-inorganic material that became prominent in last years named polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) is chosen. POSS is a polymer that, beside its hybrid nature, shows heat resistance property which made its use in protective painting applications and high radical group affinity that can be utilized to further configure its material properties. This study proposes two microreaction systems for monomer POSS with thermal and photopolymerization methods that aim to increase monodispersity and solve the clogging problem encountered in previous studies by introducing the oil phase in the system. Feasibility of systems was investigated numerically using COMSOL Multiphysics and analyses showed adequate heating of and mixing in microreactors. A robust post-processing procedure is proposed to remove excess oil from the sample. Measurements showed microdroplet and sub-micron particle generation where the size distribution of these particles are quantified using MATLAB. Though the use of oil in the system proved to be another challange, hexane based substitute materials are proposed for future work.
Benzer Tezler
- Development of droplet based microfluidic system for agglutination assays
Aglütinasyon tahlili için damlacık tabanlı mikroakışkan sistemi geliştirilmesi
MERVE MARÇALI
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÇAĞLAR ELBÜKEN
- Real-time impedimetric microfluidic droplet measurement: iDM
Gerçek zamanlı impedimetrik mikroakışkan damlacık ölçümü: IDM
ABTIN SAATEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiNanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÇAĞLAR ELBÜKEN
- Tüberküloz teşhisi için kullanılmak üzere mikro ısıtıcı tasarlanması karakterizasyonu ve üretimi
Microheater design production and characterisation for using in tuberculosis detection
MUHAMMED BEKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT TRABZON
- A droplet-based platform for high throughput screening of drug administered cells
Damlacık tabanlı platformda ilaca maruz bırakılmış hücrelerin hızlı çıktı görüntülemesi
MÜGE KASIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEFİKA KUTLU ÜLGEN
- Development of an integrated lab-on-a-chip (LOC) platform for multidrug effect analysis
Çoklu ilaç etkisi analizi için entegre bir çip üstü laboratuvar platformunun geliştirilmesi
ALİ CAN ATİK
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK KÜLAH
DOÇ. DR. ENDER YILDIRIM