Language
Country/Area
No result found
التاريخ الخفي للمضخات الصغيرة: ما مدى معجزة ظهورها لأول مرة في السبعينيات؟
المضخة الدقيقة عبارة عن جهاز قادر على التحكم في كميات صغيرة من السوائل ومعالجتها. في حين أن أي مضخة صغيرة يشار إليها غالبًا باسم مضخة صغيرة، فإن التعريف الأكثر دقة هو قصر هذا المصطلح على المضخات ذات الأبعاد الوظيفية في نطاق الميكرون. تتمتع هذه المضخات بأهمية خاصة في أبحاث الموائع الدقيقة وقد بدأت في دخول سوق تكامل المنتجات الصناعية في السنوات الأخيرة. وقد ساهم حجمها الصغير الإجمالي وتكلفتها المحتملة ودقة الجرعات المحسنة مقارنة بالمضخات الصغيرة الموجودة في استمرار الاهتمام بهذه المضخة المبتكرة.
لقد مر أكثر من أربعين عامًا منذ أول ظهور للمضخات الدقيقة، ومع ذلك لا يُعرف سوى القليل عن العمليات التكنولوجية التي تقف وراءها.
المقدمة والتاريخ
تم الإبلاغ عن المضخات الدقيقة الحقيقية لأول مرة في منتصف السبعينيات، ولكنها لم تجذب الانتباه حتى الثمانينيات، عندما قام جان سميتس وهارالد فان لينتل بتطوير المضخات الدقيقة MEMS. تم تنفيذ معظم أعمال الضخ الصغيرة الأساسية لـ MEMS في التسعينيات. ركزت الأبحاث الحديثة على تصميم مضخات صغيرة غير ميكانيكية يمكن استخدامها في المناطق النائية لأنها لا تعتمد على مصادر طاقة خارجية.
الأنواع والتقنيات
في عالم الموائع الدقيقة، يتغير أيضًا سلوك القوانين الفيزيائية. على سبيل المثال، تميل قوى الجسم، مثل الوزن أو القصور الذاتي، إلى أن تصبح غير ذات أهمية، في حين أن القوى السطحية يمكن أن تهيمن على سلوك السائل، خاصة إذا كان السائل يحتوي على فقاعات غاز. غالبًا ما تعتمد المضخات الصغيرة على مبادئ التشغيل الدقيق التي يمكن توسيعها بشكل معقول عبر مجموعة من الأحجام. يمكن تقسيم المضخات الصغيرة إلى أجهزة ميكانيكية وغير ميكانيكية.
مضخة ميكانيكية صغيرة
مضخة غشائية صغيرة
تستخدم المضخات الصغيرة الغشائية الحركة المتكررة للحجاب الحاجز لدفع السائل. يقع الحجاب الحاجز فوق صمام المضخة الرئيسي، وهو محاط بصمامات دقيقة للدخول والخروج. عندما ينحرف الحجاب الحاجز إلى أعلى، يتم سحب السائل إلى صمام المدخل. يتم بعد ذلك الضغط على الحجاب الحاجز، مما يؤدي إلى تفريغ السائل من خلال صمام المخرج. يتم تكرار هذه العملية لتوفير إمدادات مستمرة من السوائل.
مضخة صغيرة كهرضغطية
تعد المضخات الصغيرة الكهرضغطية واحدة من أكثر مضخات الحجاب الحاجز شيوعًا. تستغل هذه المضخات الخواص الميكانيكية والكهربائية للسيراميك الكهرضغطي لتشويه الجهد المطبق. بالمقارنة مع مبادئ القيادة الأخرى، فإن القيادة الكهرضغطية تسمح بحجم ضربة مرتفع، وقوة دافعة عالية واستجابة ميكانيكية سريعة، ولكنها تتطلب جهد قيادة مرتفع نسبيًا وعملية تركيب معقدة.
مضخة صغيرة غير ميكانيكية
مضخة صغيرة بدون صمام
الصمامات الثابتة هي صمامات ذات هندسة ثابتة ولا تحتوي على أي أجزاء متحركة. توفر هذه الصمامات تصحيح التدفق من خلال طاقة إضافية أو من خلال القصور الذاتي للسوائل للحث على خصائص التدفق المطلوبة. يُسمى هذا النوع من المضخات الصغيرة بالمضخة الصغيرة بدون صمامات.
التطبيق
للمضخات الصغيرة تطبيقات محتملة في الصناعة، مثل توصيل كميات صغيرة من الغراء أثناء عمليات التصنيع، وفي الطب الحيوي، بما في ذلك أجهزة توصيل الأدوية المحمولة أو القابلة للزرع. ونظرًا لخصائصها الخاصة، يمكن للمضخات الصغيرة أيضًا أن تلعب دورًا مهمًا في المراقبة البيئية والأنظمة التحليلية والعديد من التطبيقات الأخرى.
إن التصميم الفريد للمضخات الصغيرة يمكّنها من احتلال مكانة رئيسية في التطبيقات العلمية والتكنولوجية الحديثة.
مع التقدم التكنولوجي المستمر، يستمر الطلب على المضخات الصغيرة في النمو في جميع مناحي الحياة. في مواجهة المستقبل، كيف ستؤثر هذه الأجهزة الصغيرة على حياتنا وطريقة عمل الصناعة؟
