المحتوى هنا ينقصه الاستشهاد بمصادر، أي معلومات غير موثقة يمكن التشكيك بها وإزالتها.
هذه المقالة يتيمة. ساعد بإضافة وصلة إليها في مقالة متعلقة بها
يرجى إضافة وصلات داخلية للمقالات المتعلّقة بموضوع المقالة.
يرجى مراجعة هذه المقالة وإزالة وسم المقالات غير المراجعة، ووسمها بوسوم الصيانة المناسبة.

تشكل الفقاعات والقطرات المكرومترية

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى التنقل اذهب إلى البحث
Question book-new.svg
المحتوى هنا ينقصه الاستشهاد بمصادر. يرجى إيراد مصادر موثوق بها. أي معلومات غير موثقة يمكن التشكيك بها وإزالتها. (فبراير 2016)
N write.svg
هذه مقالة غير مراجعة. ينبغي أن يزال هذا القالب بعد أن يراجعها محرر عدا الذي أنشأها؛ إذا لزم الأمر فيجب أن توسم المقالة بقوالب الصيانة المناسبة. (ديسمبر 2011)

المقدمة: عندما يلتقي إثنين من السوائل الغير متمازجة والغير نيوتونية، يتشكل ما يسمى بالمزيج. إذا عملنا هذا المزيج مستخدمين قنوات ذات مقايس صغيرة جداً (أو ميكرومترية)، هناك ثلاث ظواهر ممكن أن تحدث: 1) ظهور فقاعات أو قطرات متفاوتة الحجم، 2) ظهور فقاعات أو قطرات متساوية الحجم مما يشكل شبكة منتظمة من هذه الجسم 3) ظهور السائلين على أشكال سبائك دون أن يمتزجا كلياً. هذه الامتزاجات ممكن أن تكون مفيدة في العديد من المجالات، نذكر منها: إيصال الأدوية إلى أماكن دقيقة من جسم الكائن الحي، مزج وحفظ الأدوية، التفاعلات الكيميائية الحساسة والتي تستعمل مواد أولية مرتفعة الأثمان، شبكات الانعكاس البصرية. في هذه المقالة، سوف نشرح مبدأ تشكل هذه الأجسام وكيفية التحكم بها حسب التطبيق الذي نريد.

القطرات المتفاوتة الحجم: في ميكانيكيا السوائل هناك ما يسمى بقوة التجاذب السطحية (superficial tension).هذه القوة هي التي تسيطر على تصرفات السوائل الراكدة تقريباً في المقاييس الصغيرة (أصغر من 1 مم في إتجاه واحد على الاقل)، نظراً لأن القوى الأخرى (الجاذبية، السرعة، ...) تكون صغيرة جداً على هذه المقاييس. في طبيعة الأحوال، تسعى الأجسام السائلة إلى إتخاذ الشكل الاقل مساحةً (طاقة) نظراً لأن الطاقة الذاتية لهذه الأجسام متعلقة بالحجم مباشرةً (تكبر وتصغر معه) وهذا ما نستطيع رؤيته بوضوح في تشكل فقاعات الصابون في الهواء.فعندما نحصر سائلين غير متمازجين في شكل هندسي معين على شكل حرف T أو في شكل تركيز الهيدروديناميكية (flow focusing) يحاول احدهما الالتصاق بحائط القناة بينما يشكل الأخر ما يسمى بالقطرات أو الفقاعات، وتحديد ما سيفعل كل سائل ترجع إلى طبيعة السوائل والحيطان المستعملة لتشكيل القناة. الحائط المحب للماء يجذب السائل الهيدرفيلي وبالتالي يشكل السائل الهيدرفوبي القطرات أو الفقاعات والعكس صحيح.

القطرات المتساوية: لكي نستطيع تشكيل قطرات متساوية الحجم، علينا أن نحسن التحكم بالضغط أو المنسوب على المداخل بشكل دقيق.عند البدء بتشكل القطرات المتساوية، علينا أن ننتظر قليلاً من الوقت لكي نحصل على تشكل ثابت كلياً. نحتاج دائماً إلى فترة الانتظار هذه بعد كل تغير لأحد العوامل. يجدر الإشارة إلى أن تشكل القطرات المتساوية الحجم لا يحصل إلا في حقبة ضيقة من المتغيرات (بين منسوب أدنى ومنسوب أعلى محددين ). لكي لا تتذاوب القطرات بينها (coalescence)، نستعمل عادةً محلول كيميائي مخفف لقوة التجاذب السطحية بين القطرات (surfactants )، مما يطيل مدة بقاء هذه القطرات كما هي في القناة وحتى المخرج.

الانسياب المتوازي : في حال استمرينا في رفع المنسوب أو الضغط أكثر فأكثر نصل إلى مرحلة الانسياب المتوازي أي عدم اختلاط السوائل فيما بينها وانسيابها جنباً إلى جنب حتى تصل إلى المخرج.