Capillary Filling of Microfluidic Channels

Simple item page
dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorFranssila, Sami 
dc.contributor.authorJokinen, Ville
dc.contributor.departmentTeknillisen fysiikan ja matematiikan osastofi
dc.contributor.schoolTeknillinen korkeakoulufi
dc.contributor.schoolHelsinki University of Technologyen
dc.contributor.supervisorIkkala, Olli 
dc.date.accessioned2020-12-05T10:37:30Z
dc.date.available2020-12-05T10:37:30Z
dc.date.issued2007 
dc.description.abstractTässä diplomityössä on tutkittu kapillaarivirtausta mikrovalmistetuissa kanavissa. Kapillaariteetti on houkutteleva vaihtoehto nesteiden liikuttamiselle mikrokanavissa sen yksinkertaisuuden vuoksi. Kapillaarivirtauksessa tarvittava energia on itse kanavissa kanavien pintaenergiana, jolloin ulkoisia pumppuja tai teholähteitä ei tarvita. Työ suoritettiin TKK:n Mikro- ja nanoteknologian laboratoriossa mikrovalmistus ryhmässä ja kokeellinen osuus sekä kanavien valmistaminen tehtiin Micronovan puhdastilassa. Tutkittavat geometriat ovat tasakylkisiä puolisuunnikaitta, joissa on sekä hydrofobisia että hydrofiilisiä seiniä, sekä geometrioita joissa kanavien kapillaariominaisuuksia on muokattu pilari rakenteilla. Työssä johdettiin termodynaaminen malli hydrofobisia ja hydrofiilisiä seiniä omaavan kanavan kapillaaritäyttymiselle. Malli antaa ehdot erilaisille kapillaarivirtauksille kanavissa. Mallia testattiin kokeellisesti ja verrattiin muihin malleihin. Testirakenteet tehtiin litografisesti epoksipolymeeri SU-8:sta ja kontaktikulman muokkaus tehtiin happiplasmalla. Pienen sivusuhteen ja pienen kontaktikulman alueella, jolla ero tässä diplomityössä johdetun mallin ja aikaisempien mallien välillä on suurin, kokeet osoittavat hyvää yhteensopivuutta tässä diplomityössä johdetun mallin kanssa. Työssä tutkittiin myös geometrisia venttiilejä, jotka eivät kuitenkaan toimineet. Työssä esitetään syyksi virtausta geometrisista venttiileistä lähtevissä kulmissa. Tätä selitystä tuetaan teoreettisilla argumenteilla, kirjallisuudesta löytyvillä kokeellisilla havainnoilla sekä tämän työn aikana tehdyillä kokeellisilla havainnoilla. Tämä ilmiö antaa uuden rajoituksen geometrisen venttiilin toiminnalle. Kapillaarivirtausta pilarikanavissa ja pilarialtaissa tutkittiin SU-8 testirakenteilla. Monia täyttymiseen liittyviä mekanismeja kuvataan työssä kvalitatiivisesti optiseen mikroskopiaan perustuen. Erityisen tärkeä mekanismi on virtaus pilareiden ja pohjan välisissä kulmissa. Tämän ilmiön takia pilarirakenteiden kapillaaritäyttymisen ehtona on se, että kontaktikulman on oltava alle 45 astetta. Tämä ehto pitää myös paikkansa kokeellisesti kohtuullisella tarkkuudella.fi
dc.format.extent64 
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/94575
dc.identifier.urnURN:NBN:fi:aalto-2020120553409
dc.language.isoenen
dc.programme.majorOptiikka ja molekyylimateriaalitfi
dc.programme.mcodeTfy-125fi
dc.rights.accesslevelclosedAccess
dc.subject.keywordmicrofluidicsen
dc.subject.keywordfluidistiikkafi
dc.subject.keywordmicrofabricationen
dc.subject.keywordmikrovalmistaminenfi
dc.subject.keywordSU-8en
dc.subject.keywordSU-8fi
dc.subject.keywordcapillarityen
dc.subject.keywordkapillariteettifi
dc.titleCapillary Filling of Microfluidic Channelsen
dc.titleKapillaarivirtaus mikrovalmistetuissa kanavissafi
dc.type.okmG2 Pro gradu, diplomityö 
dc.type.ontasotMaster's thesisen
dc.type.ontasotPro gradu -tutkielmafi
dc.type.publicationmasterThesis 
local.aalto.digiauthask
local.aalto.digifolderAalto_40784
local.aalto.idinssi34057
local.aalto.openaccessno
Files
Collections
[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK