اهداف هسته

اهداف هسته:

زمینه میکرو و نانوسیال زمینه بسیار مهمی است که کاربردهای متعددی از جمله آزمايشگاه روي تراشه، استخراج نفت، صنایع تصفیه، مسائل انتقال حرارت، صنایع کاغذ سازی، روانکاری، پوشش سطح، علم مواد، علوم زیستی و غیره دارد. با توجه به این کاربردهای بسیار گسترده دانشگاههای بسیار معتبر دنیا از جمله MIT، Cornell و غیره اقدام به تاسیس آزمایشگاه مستقلی به همین نام نموده اند. حتی در برخی از کشور ها مانند آلمان انستیتوی مستقلی به همین نام ایجاد گردیده است. 

اگرچه کار در ابعاد میکرو متضمن در نظر گرفتن مسائل و پدیده­هایی می­باشد که ممکن است اصلاً در مقیاسهای ماکرو اهمیتی نداشته باشند اما ابعاد در نظرگرفته شده سیستم هنوز تا حدی می­باشد که بتوان فرض پیوستگی جریان را در اکثر موارد قابل قبول دانست. اعداد رینولدز کاری در ابعاد میکرو معمولاً بسیار کوچکتر از 1 می­باشند که نشان­دهنده اهمیت نیروهای لزجتی در این ابعاد می­باشد. این مسئله نشان­دهنده مقدار زیاد افت فشار در جریان و از بین رفتن احتمال ناپایداری جهت اختلاط در سیستم می­باشد. اینکه چگونه می توان براین مسائل فائق آمد از جمله مسائل کاری زمینه میکرو سیال می­باشد.

در سیستم­های نانوسیالی علاوه بر این که نیروهای حجمی مشابه با سیستم­های میکرو اهمیت خود را از دست می­دهند نیروهای بین مولکولی نیز به جمع نیروهای موثر در رفتار سیال می­پیوندد. یک اختلاف اساسی در بررسی انتقال سیال در ابعاد نانو با ابعاد ماکرو حتی میکرو این است که فرض پیوستگی سیال دچار چالش می­گردد. بنابراین در بررسی آن دیگر نمی توان از معادلات مربوطه حاکم بر سیال با فرض پیوستگی مانند ناویر- استوکس استفاده نمود. در عوض می­ بایستی از روشهای شبیه­ سازیهای مناسب مانند دینامیک مولکولی و روش مونت­ کارلوی جنبشی برای درک انتقال سیال استفاده نمود. تمامی این روشها نیازمند امکانات محاسباتی مناسبی می ­باشند.

پروژه های انجام شده و یا در دست تکمیل

این پروژه­ها عموماً درباره اثرات ناهمگنی سطوح (بیشتر سطوح معمول و کاربردی) بر خیس­ شوندگی (wetting) و غیر خیس­ شوندگی (dewetting)، حرکت قطرات در کانالهای بسته، نفوذ قطرات در حفره­ ها، حرکت میکرو و نانو ذرات در کانالهای باز و بسته، رشد و اضمحلال قطرات در ابعاد میکرو و نانو و چگونگی جاگیری سیال در سطوح در ابعاد نانو می­ باشند. بیشتر این پروژه ها بوسیله ستاد نانو بعنوان پروژه کارشناسی مورد حمایت قرار گرفته ­اند، اگرچه مبلغ حمایتی قابل توجه نبوده است.

پروژه­ های آینده

برخی از پروژه­ های در نظر گرفته شده بصورت زیر می باشند:

-         شبیه­ سازی جریان چند فازی در کانالهای بسته به منظور دستیابی به دانش چگونگی انتقال یک سیال توسط سیال دیگر در ابعاد نانو

-         بررسی اثر میکرو و نانو ذرات در چگونگی حرکت و تقابل سیالات بر یگدیکر

-         بررسی چگونگی افزایش اثر نانو ذرات در فرایند انتقال حرارت در سیالات در ابعاد نانو

-         بررسی سه بعدی حرکت نانو قطرات در زاویه تماس­های بالا

-         بررسی سه بعدی چگونگی کنترل پاره شدن نانو فیلم­های مایع بوسیله نیروهای بین مولکولی و غیره و پیدا کردن کاربردهای مفید برای این پدیده

-         مطالعه بهره گیری از نانولوله­های کربنی و گرافین در ذخیره و تولید انرژی جهت نانو سنسورها