Παρουσίαση Διπλωματικής Μεταπτυχιακού Φοιτητή - Παντελής Μοσχόπουλος

Αναπτύξαμε ένα συνολικό μοντέλο για την ηλεκτρο-οσμωτική ροή ενός διαλύματος πολυαιθυλενοξειδίου (PEO) σε υδατικό NaCl ηλεκτρολύτη σε μόνιμη κατάσταση μέσα σε μικροκανάλι. Βασιζόμενοι στα πειραματικά δεδομένα των Huang et al. (2016) για μικροκανάλια από πολυδιμεθυλοσιλοξάνη (PDMS) με εσωτερικό περίβλημα από γυαλί, δείχνουμε ότι (α) η ιξώδη συνεισφορά του διαλύτη, (β) τα πολυμερικά φαινόμενα μετανάστευσης και τα ιοντικά στερητικά φαινόμενα, και (γ) η φυσικοχημική περιγραφή του δυναμικού ζ είναι απαραίτητα χαρακτηριστικά του μοντέλου για την επαρκή κατανόηση της σύνθετης ρεολογικής συμπεριφοράς, όπου η παράλειψη τους οδηγεί σε λάθος προβλέψεις. Η δημιουργία ενός στρώματος απουσίας πολυμερικών αλυσίδων κατά μήκος του τοιχώματος του μικροκαναλιού διατηρεί τις πολυμερικές αλυσίδες μακριά από την περιοχή των υψηλότερων ρυθμών διάτμησης, συντηρώντας την ακεραιότητα τους. Αυτό καθιστά την διατμητική τάση στην διεπιφάνεια διαλύτη/διαλύματος μία κρίσιμη ποσότητα για τον χαρακτηρισμό της επίδρασης της ροής στην ακεραιότητα της πολυμερικής αλυσίδας και του σχεδιασμού μίας μικροσυσκευής για μεταφορά PEO. Οι τιμές της διατμητικής τάσης στην διεπιφάνεια βρέθηκε να είναι σχεδόν 30% μικρότερες από τις εκτιμήσεις της διατμητικής τάσης στο τοίχωμα βασιζόμενη σε μία απλοποιημένη διατύπωση μίας φάσης, η οποία αμελεί την δημιουργία του στρώματος απουσίας πολυμερικών αλυσίδων. Παρόλα αυτά, η κρίσιμη συνιστώσα της τάσης δεν είναι η διατμητική τάση αλλά η εκτατική στην διεπιφάνεια. Η τελευταία βρέθηκε να είναι μίας τάξης μεγέθους μεγαλύτερη από την προηγούμενη, και σχεδόν 50% μικρότερη από την εκτατική τάσης στο τοίχωμα που προβλέπει το μοντέλο μίας φάσης για τις πειραματικές συνθήκες των Huang et al. (2016). Σαρώνοντας ένα μεγάλο εύρος των τιμών του επιβαλλόμενου δυναμικού (340 V/cm- 500 V/cm) και της ιοντικής συγκέντρωσης (0.001 mM – 10 mM), το μοντέλο δείχνει ότι επιδρούν την δυναμική του στρώματος απουσίας πολυμερούς με μη μονότονο τρόπο. Ενδεικτικά, το σύστημα επίσης μπορεί να πετύχει μεγαλύτερες ηλεκτρο-οσμωτικές κινητικότητες και μικρότερες διατμητικές και εκτατικές τάσεις στην διεπιφάνεια των τάσεων με αύξηση της ιοντικής συγκέντρωσης του διαλύματος.