Observation of liquid metal actuation in microfluidic channels and implementation to tunable RF inductors
Mi̇kroakışkan kanallarda sıvı metal aktivasyonunun gözlemlenmesi̇ ve ayarlanabi̇li̇r RF indüktörde uygulanması
- Tez No: 920211
- Danışmanlar: PROF. CHRISTI K. MADSEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Texas A&M University
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 81
Özet
Bu tez çalışmasının temel amacı mikro akışkan kanallarda sıvı metal parçasının hareketinin analiz edilmesi ve bu hareketin sıvı metali açma kapama aracı olarak kullanan ayarlanabilir bir indüktör tasarımında hayata geçirilmesi ve diğer cihazlarda uygulanabilirliğinin gösterilmesidir. Galyum ve indiyum içeren, oda sıcaklığında sıvı halde bulunan EGaIn alaşımı bu çalışmada kullanılmak üzere seçilen sıvı metal türüdür. Yüksek buhar basıncı, zehirli olmama ve iyi iletkenlik gibi bazı avantajları olsa da hava ile temas sonucu oluşan oksitlenme ve oksit tabakasının her türlü yüzeye yapışması sorunundan dolayı sıvı metali mikro kanallarda hareket ettirirken dikkate almamız gereken önemli faktörler söz konusudur. En önemli faktör kanalın iç yüzeyinin kaplanması için doğru malzemenin seçilmesi ve sıvı metalin yeterli basınç altında kalıntı bırakmadan taşımak üzere en uygun yüzey etkinleştirişi maddenin belirlenmesidir. Daha önce sıvı metaller bazı RF uygulamalarında kullanılmıştır, fakat EgaIn'in oksitlenme sorunu sebebiyle ayrı bir sıvı metal parçası olarak mikro akışkan kanallarda başarılı bir şekilde uygulanamamıştır. Bizim hedefimiz mikro kanallarda sıvı metalleri hareket ettirebilmenin yolları olduğunu kanıtlamaktır. Bu tezde, uyguladığımız deneylerde EGaIn kullanmış olsak da elde edilen sonuçlar galyum içeren diğer bir alaşım olan Galinstan için de uygulanabilirdir. Mikro kanallarda sıvı metal hareketinin gösterilmesinin hemen ardından bu aktivasyon litografi tekniği kullanılarak hem baskılı devre kartı hem de cam parçası üzerinde halka ve spiral ayarlanabilir indüktörler uygulamasıyla örneklendirilmiştir. LabVIEW programı ve uygun kanal tasarımı tekniğinden faydalanılarak peristaltik pompa valfleri olan bir kapalı devre kanal tasarlanmıştır. Sonuç olarak sıvı metalin istenilen şekilde ve beklenilen hızda hareket ettirilmesi başarılmıştır. Çalışmamızın sonunda, sıvı metallerin oksitlenmesi sorununa bir çözüm önerisi sunmakla birlikte bir RF indüktörde sıvı metal kullanılarak ayarlanabilirlik sağlanmıştır ve böylece sıvı metallerin elektrikli cihaz uygulamalarında kullanılabilirliği gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
The overreaching goal of this thesis research is to analyze liquid metal plug actuation in microfluidic channels and to exemplify this actuation in a tunable inductor design using liquid metal as a switching material, and to demonstrate the feasibility of liquid metal in other devices. A gallium and indium based alloy, EGaln, which is liquid at room temperature is the liquid metal type chosen for this research. Although it owns some advantages such as high vapor pressure, non-toxicity and good conductivity, there are some crucial factors that we should pay attention to move the liquid metal in microchannels as a result of oxidation with contact to air and stickiness of oxidized skin to any surface. One of them is to determine the right coating material for coating the channel and the best surfactant to carry the liquid metal plug without leaving residues with sufficient amount of pressure. So far, liquid metals have been used in some RF applications, but EGaln could not be implemented properly in a microfluidic channel as a separate liquid metal plug because of the oxidation issue. Our aim is here to verify that there are ways to handle the actuation of based liquid metals in microchannels. In this thesis, we have used EGaln in the experiments conducted, but the acquired results are also applicable to galinstan, which is another gallium based alloy. Right after the liquid metal actuation is exhibited in microfluidic channels, this actuation is exemplified in tunable loop and spiral inductors on both PCB and glass slides using lithography technique. A closed loop channel with peristaltic pumping valves has been designed with the help of LabVIEWTM and proper channel designing technique. Therefore, moving the liquid metal in a desired way with an expected speed is achieved. At the end of the study, tunability in an RF inductor using liquid metal as a switching part is provided, once a solution to the nagging oxidation problem of liquid metals is offered, and thus the feasibility of liquid metals to the electrical device applications is demonstrated.
Benzer Tezler
- Bakır alaşımları esaslı anti-bakteriyel yüzey kaplamalarının üretimi ve karakterizasyonu
Anti-bacterial efficacy of wire arc sprayed copper alloy coatings against various pathogens
SAMİ ARDA KOCAMAN
Doktora
Türkçe
2022
Klinik Bakteriyoloji ve Enfeksiyon Hastalıklarıİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ
- Comparison of electromechanical behaviours of nanoparticles loaded polymeric films
Nanoparçacık takviyeli polimerik filmlerin elektromekanik davranışlarının karşılaştırılması
İBRAHİM ŞEN
- Bir demir çelik işletmesinde verimlilik oranlarının ölçülmesi
Assessment of productivity ratios in an iron and steel enterprise
SİNAN AKSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
İşletmeİstanbul Teknik Üniversitesiİşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SITKI GÖZLÜ
- Real time optical observation of the synthesis of novel 2D materials and investigation of their fundamental properties
Yeni 2D malzemelerin sentezinin gerçek zamanlı optik gözlemi ve temel özelliklerinin incelenmesi
HAMID REZA RASOULI
Doktora
İngilizce
2021
Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TALİP SERKAN KASIRGA
- Alkil ftalodinitril türevlerinin sentezi ve ftalosiyaninlerinin hazırlanması
Synthesis of the alkylphthalodinitrile derivatives and phthalocyanines
HATİCE AKIN DİNÇER
Doktora
Türkçe
2005
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ.DR. ESİN HAMURYUDAN
PROF.DR. MAKBULE BURKUT KOÇAK