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La storia nascosta delle micropompe: quanto è stato miracoloso il loro debutto negli anni '70?
Una micropompa è un dispositivo in grado di controllare e manipolare piccoli volumi di fluido. Sebbene qualsiasi piccola pompa venga spesso definita micropompa, una definizione più accurata sarebbe quella di limitare questo termine alle pompe con dimensioni funzionali nell'ordine dei micron. Queste pompe sono di particolare importanza nella ricerca microfluidica e negli ultimi anni hanno iniziato a entrare nel mercato dell'integrazione dei prodotti industriali. Le loro dimensioni complessive ridotte, il costo potenziale e la migliore precisione di dosaggio rispetto alle piccole pompe esistenti hanno contribuito a mantenere l'interesse per questa pompa innovativa.
Sono passati più di quarant'anni dalla comparsa delle micropompe, ma ancora poco si sa sui processi tecnologici che stanno dietro ad esse.
Introduzione e storia
Le vere e proprie micropompe furono scoperte per la prima volta a metà degli anni '70, ma non attirarono l'attenzione fino agli anni '80, quando Jan Smits e Harald Van Lintel svilupparono le micropompe MEMS. La maggior parte del lavoro di base sul micropompaggio MEMS è stato eseguito negli anni '90. La ricerca recente si è concentrata sulla progettazione di micropompe non meccaniche che possono essere utilizzate in aree remote perché non fanno affidamento su fonti di energia esterne.
Tipi e tecnologie
Nel mondo della microfluidica cambia anche il comportamento delle leggi fisiche. Ad esempio, le forze corporee, come il peso o l'inerzia, tendono a diventare insignificanti, mentre le forze superficiali possono dominare il comportamento del fluido, soprattutto se il liquido contiene bolle di gas. Le micropompe spesso si basano su principi di microattuazione ragionevolmente scalabili su una vasta gamma di dimensioni. Le micropompe possono essere suddivise in dispositivi meccanici e non meccanici.
Micropompa meccanica
Micropompa a membrana
Le micropompe a membrana utilizzano l'azione ripetitiva del diaframma per spingere il fluido. Il diaframma si trova sopra la valvola principale della pompa, circondata da microvalvole di ingresso e uscita. Quando il diaframma si flette verso l'alto, il fluido viene aspirato nella valvola di ingresso. Il diaframma viene quindi depresso, scaricando il fluido attraverso la valvola di uscita. Questo processo viene ripetuto per fornire una fornitura continua di fluido.
Micropompa piezoelettrica
Le micropompe piezoelettriche sono una delle pompe volumetriche a membrana più comuni. Queste pompe sfruttano le proprietà meccaniche ed elettriche della ceramica piezoelettrica per deformare una tensione applicata. Rispetto ad altri principi di azionamento, l'azionamento piezoelettrico consente un volume di corsa elevato, un'elevata forza motrice e una risposta meccanica rapida, ma richiede una tensione di azionamento relativamente elevata e un processo di installazione complesso.
Micropompa non meccanica
Micropompa senza valvole
Le valvole statiche sono valvole che hanno una geometria fissa e non hanno parti mobili. Queste valvole forniscono la rettifica del flusso attraverso energia aggiuntiva o attraverso l'inerzia del fluido per indurre le caratteristiche di flusso desiderate. Questo tipo di micropompa è chiamata micropompa senza valvola.
Applicazione
Le micropompe hanno potenziali applicazioni nell'industria, come l'erogazione di piccole quantità di colla durante i processi di produzione, e nella biomedicina, compresi i dispositivi portatili o impiantabili per la somministrazione di farmaci. Grazie alle loro speciali caratteristiche, le micropompe possono svolgere un ruolo importante anche nel monitoraggio ambientale, nei sistemi analitici e in molte altre applicazioni.
Il design unico delle micropompe consente loro di occupare una posizione chiave nelle moderne applicazioni scientifiche e tecnologiche.
Con il continuo progresso della tecnologia, la domanda di micropompe continua a crescere in tutti gli ambiti della vita. Guardando al futuro, in che modo questi microdispositivi influenzeranno le nostre vite e il modo in cui opera l'industria?
