Investigaciones Experimentales del Flujo Capilar en Microcanales Impresos en Tres Dimensiones
Autores: Pirouz, Behrouz; Naghib, Seyed Navid; Chirillo, Diamante; Javadi Nejad, Hana; Piro, Patrizia
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Investigaciones Experimentales del Flujo Capilar en Microcanales Impresos en Tres Dimensiones
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Dispositivos microfluídicos
Impresoras 3D
Flujo impulsado por capilaridad
Microcanales
Viscosidad
Resultados experimentales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En los últimos años, la aplicación de dispositivos microfluídicos ha aumentado, y las impresoras tridimensionales (3D) para fabricar microdispositivos podrían considerarse una técnica adecuada, pero, en algunos casos, pueden enfrentar ciertos problemas. Los principales problemas incluyen los valores de rugosidad de los canales, la orientación de impresión debido a la configuración de la impresora 3D, los materiales del filamento, las especificaciones de la boquilla y su estado. Este estudio tiene como objetivo analizar el flujo impulsado por capilaridad en microdispositivos producidos por impresoras 3D. Por lo tanto, se investigaron cuatro microcanales basados en impresoras 3D, y se evaluó experimentalmente el flujo impulsado por capilaridad de cinco líquidos con diferentes viscosidades y ángulos de contacto. Los resultados experimentales se compararon con cálculos teóricos utilizando la ecuación de Lucas-Washburn, y se exploró el impacto del ancho, la longitud y los microcanales cerrados y abiertos en los comportamientos de flujo. Los resultados experimentales mostraron que la velocidad máxima para microcanales abiertos y cerrados disminuye con la longitud. Además, hubo diferencias en el comportamiento del flujo entre microcanales abiertos y cerrados. Para los primeros, la velocidad promedio máxima apareció en el microcanal con un ancho de 400 m, mientras que para los últimos, fue para un ancho de 1000 m. Además, la velocidad del flujo disminuyó cuando la viscosidad aumentó, independientemente del ancho del microcanal. La disminución fue más pronunciada para los líquidos de menor viscosidad (etanol y agua) y menor para los de mayor viscosidad (café y aceite de oliva). Finalmente, se presentan las ventajas y desafíos de los microdispositivos basados en impresoras 3D.
Descripción
En los últimos años, la aplicación de dispositivos microfluídicos ha aumentado, y las impresoras tridimensionales (3D) para fabricar microdispositivos podrían considerarse una técnica adecuada, pero, en algunos casos, pueden enfrentar ciertos problemas. Los principales problemas incluyen los valores de rugosidad de los canales, la orientación de impresión debido a la configuración de la impresora 3D, los materiales del filamento, las especificaciones de la boquilla y su estado. Este estudio tiene como objetivo analizar el flujo impulsado por capilaridad en microdispositivos producidos por impresoras 3D. Por lo tanto, se investigaron cuatro microcanales basados en impresoras 3D, y se evaluó experimentalmente el flujo impulsado por capilaridad de cinco líquidos con diferentes viscosidades y ángulos de contacto. Los resultados experimentales se compararon con cálculos teóricos utilizando la ecuación de Lucas-Washburn, y se exploró el impacto del ancho, la longitud y los microcanales cerrados y abiertos en los comportamientos de flujo. Los resultados experimentales mostraron que la velocidad máxima para microcanales abiertos y cerrados disminuye con la longitud. Además, hubo diferencias en el comportamiento del flujo entre microcanales abiertos y cerrados. Para los primeros, la velocidad promedio máxima apareció en el microcanal con un ancho de 400 m, mientras que para los últimos, fue para un ancho de 1000 m. Además, la velocidad del flujo disminuyó cuando la viscosidad aumentó, independientemente del ancho del microcanal. La disminución fue más pronunciada para los líquidos de menor viscosidad (etanol y agua) y menor para los de mayor viscosidad (café y aceite de oliva). Finalmente, se presentan las ventajas y desafíos de los microdispositivos basados en impresoras 3D.