Language
Country/Area
No result found
Die verborgene Geschichte der Mikropumpen: Wie wundersam war ihr Debüt in den 1970er Jahren?
Eine Mikropumpe ist ein Gerät, das kleine Flüssigkeitsmengen steuern und manipulieren kann. Während jede kleine Pumpe oft als Mikropumpe bezeichnet wird, wäre eine genauere Definition, diesen Begriff auf Pumpen mit Funktionsabmessungen im Mikrometerbereich zu beschränken. Diese Pumpen sind in der Mikrofluidikforschung von besonderer Bedeutung und haben in den letzten Jahren begonnen, in den Markt der industriellen Produktintegration vorzudringen. Ihre insgesamt geringe Größe, die potenziellen Kosten und die verbesserte Dosiergenauigkeit im Vergleich zu bestehenden Kleinpumpen haben zum anhaltenden Interesse an dieser innovativen Pumpe beigetragen.
Mehr als vierzig Jahre sind seit dem ersten Erscheinen von Mikropumpen vergangen, doch über die dahinter stehenden technologischen Prozesse ist wenig bekannt.
Einführung und Geschichte
Echte Mikropumpen wurden erstmals Mitte der 1970er Jahre beschrieben, erregten jedoch erst in den 1980er Jahren Aufmerksamkeit, als Jan Smits und Harald Van Lintel MEMS-Mikropumpen entwickelten. Die meisten grundlegenden MEMS-Mikropumpenarbeiten wurden in den 1990er Jahren durchgeführt. Die jüngste Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung nichtmechanischer Mikropumpen, die in abgelegenen Gebieten eingesetzt werden können, da sie nicht auf externe Stromquellen angewiesen sind.
Typen und Technologien
In der Welt der Mikrofluidik ändert sich auch das Verhalten physikalischer Gesetze. Beispielsweise neigen Körperkräfte wie Gewicht oder Trägheit dazu, unbedeutend zu werden, während Oberflächenkräfte das Verhalten der Flüssigkeit dominieren können, insbesondere wenn die Flüssigkeit Gasblasen enthält. Mikropumpen basieren häufig auf Mikrobetätigungsprinzipien, die über einen großen Größenbereich einigermaßen skalierbar sind. Mikropumpen können in mechanische und nichtmechanische Geräte unterteilt werden.
Mechanische Mikropumpe
Membran-Mikropumpe
Membran-Mikropumpen nutzen die wiederholte Bewegung der Membran, um Flüssigkeit zu fördern. Die Membran sitzt über einem Hauptpumpenventil, das von Einlass- und Auslass-Mikroventilen umgeben ist. Wenn die Membran nach oben ausgelenkt wird, wird Flüssigkeit in das Einlassventil gesaugt. Anschließend wird die Membran heruntergedrückt, wodurch Flüssigkeit durch das Auslassventil abgegeben wird. Dieser Vorgang wird wiederholt, um eine kontinuierliche Flüssigkeitszufuhr zu gewährleisten.
Piezoelektrische Mikropumpe
Piezoelektrische Mikropumpen gehören zu den am häufigsten verwendeten Verdrängermembranpumpen. Diese Pumpen nutzen die mechanischen und elektrischen Eigenschaften piezoelektrischer Keramik, um eine angelegte Spannung zu verformen. Im Vergleich zu anderen Antriebsprinzipien ermöglicht der piezoelektrische Antrieb ein hohes Hubvolumen, eine hohe Antriebskraft und eine schnelle mechanische Reaktion, erfordert jedoch eine relativ hohe Antriebsspannung und einen komplexen Installationsprozess.
Nicht-mechanische Mikropumpe
Ventillose Mikropumpe
Statische Ventile sind Ventile mit fester Geometrie und ohne bewegliche Teile. Diese Ventile sorgen für eine Strömungsgleichrichtung durch zusätzliche Energie oder durch Flüssigkeitsträgheit, um die gewünschten Strömungseigenschaften hervorzurufen. Diese Art von Mikropumpe wird als ventillose Mikropumpe bezeichnet.
Anwendung
Mikropumpen haben potenzielle Anwendungen in der Industrie, beispielsweise zur Abgabe kleiner Klebstoffmengen während Herstellungsprozessen, und in der Biomedizin, einschließlich tragbarer oder implantierbarer Geräte zur Arzneimittelabgabe. Aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften können Mikropumpen auch in der Umweltüberwachung, in Analysesystemen und vielen anderen Anwendungen eine wichtige Rolle spielen.
Das einzigartige Design von Mikropumpen ermöglicht es ihnen, eine Schlüsselposition in modernen wissenschaftlichen und technologischen Anwendungen einzunehmen.
Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Technologie wächst die Nachfrage nach Mikropumpen in allen Lebensbereichen weiter. Wie werden sich diese Mikrogeräte in Zukunft auf unser Leben und die Art und Weise auswirken, wie die Industrie funktioniert?
