সিসিএফপি আপডেট: এমইএমএস প্রযুক্তি মাইক্রো-বায়ুসংক্রান্ত ভালভ তৈরি করতে সহায়তা করে

আকার এবং জ্বালানি খরচ হ্রাস করা আজকের যে কোনও বাজারের অ্যাপ্লিকেশন, বিশেষত অর্থোসাইটগুলিতে, যা কমপ্যাক্ট শক্তি এবং নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজন, সর্বনিম্ন।

এই লক্ষ্যে, মিনেসোটা বিশ্ববিদ্যালয়ে বায়ুসংক্রান্ত সিস্টেমে বায়ু প্রবাহ নিয়ন্ত্রণের জন্য একটি উপন্যাসের ক্ষুদ্রাকৃতির আনুপাতিক ভালভ তৈরি করা হচ্ছে। ভালভটি বাজারের বেশিরভাগ প্রচলিত ভালভের চেয়ে কম দুটি পাওয়ার আকারের প্রয়োজন হবে বলে আশা করা হচ্ছে; নকশা লক্ষ্যটি হ'ল স্বাভাবিকভাবে বদ্ধ ভালভকে কেবলমাত্র 5 মেগাওয়াট শক্তি সহ সম্পূর্ণ উন্মুক্ত অবস্থায় রাখা। 6 থেকে 5 বারের চাপ থেকে বেরিয়ে যাওয়ার সময় এর উদ্দেশ্যপ্রাপ্ত প্রবাহের ক্ষমতা 40 slpm এবং এর সর্বাধিক নকশার চাপ 100 পিএসআই হয়। অভিযুক্ত প্যাকেজটির আকারটি মাত্র 7 সিসি।

সিসিইএফপি গবেষণার অন্যতম লক্ষ্য হ'ল পোর্টেবল মানব-স্কেল তরল শক্তি সমাধানগুলি বিকাশ করা। এই ভালভ প্রকল্পটি ইলিনয় বিশ্ববিদ্যালয়ের চ্যাম্পেইন-আরবানায় অধ্যাপক এলিজাবেথ হিশিয়াও-উইকস্লার দ্বারা তৈরি একটি গোড়ালি পায়ের অর্থোসিস দ্বারা অনুপ্রাণিত হয়েছিল। অর্থোসিস অস্বাভাবিক হাঁটা গেইটগুলি ঠিক করতে সহায়তা করার জন্য একটি সক্রিয় মেডিকেল ডিভাইস। এটি পায়ের রোটেশনে সহায়তা করার জন্য একটি ছোট সিও 2 বোতল এবং একটি রোটারি অ্যাকুয়েটর ব্যবহার করে। পুরো প্যাকেজটি ব্যবহারকারীর প্যান্ট-লেগের নীচে ফিট করে। এটি কোনও ব্যক্তির পায়ের সাথে সংযুক্ত থাকায় আকার, ওজন এবং বিদ্যুত ব্যবহারের হ্রাস হ'ল সর্বজনীন। এটি প্রকল্প দলের প্রত্যাশা যে নীচে বর্ণিত হিসাবে মাইক্রো-স্কেল ডিভাইসে গিয়ে তিনটি পরামিতি একেবারে হ্রাস করা যাবে।

এই ভাল্বের উল্লেখযোগ্য স্পেসিফিকেশনগুলি এমইএমএস প্রযুক্তি ব্যবহার করে অর্জন করা হয়। এমইএমএস ব্যাচের মনগড়া ব্যবহারের ফলে একদিন একক সিলিকন ওয়েফারে এই শত শত ভালভ তৈরি করতে সক্ষম হয়ে উত্পাদন ব্যয় তাত্পর্যপূর্ণভাবে হ্রাস পাবে। এর অর্থ হ'ল ইতিমধ্যে উল্লিখিত আকার এবং শক্তি সুবিধার পাশাপাশি নতুন ভালভগুলিও কম ব্যয় হবে বলে আশা করা হচ্ছে। ভালভগুলিও ওজন কম হওয়ায়, ভাল্বকে শক্তি দেওয়ার জন্য প্রয়োজনীয় ব্যাটারি হ্রাসকরণের মাধ্যমে আরও বড় ওজন হ্রাস হওয়া আশা করা যায়।

এমইএমএস প্রযুক্তি ব্যবহার করে মাইক্রোভলভ ডিজাইন করা নতুন নয়; এটি গত 30 বছরে ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছে। তবে, traditionalতিহ্যবাহী মাইক্রোভলভগুলি মাইক্রো ফ্লুয়েডিক্সের রাজ্যে সীমাবদ্ধ করা হয়েছে, যেখানে প্রবাহ প্রতি মিনিট মিলিলিটারের ক্রম এবং চাপ খুব কম are সুতরাং, এগুলি বেশিরভাগ তরল শক্তি প্রয়োগের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য নয়। এই প্রকল্পটি বৃহত্তর স্কেল ভালভের জন্য এমইএমএস প্রযুক্তি প্রয়োগ করার ক্ষেত্রে দ্বিতীয় (দ্বিতীয়টি ডিএমকিউ মাইক্রোস্টাক দ্বারা নির্মিত সার্ভোলেভ)।

মাইক্রোভেলভগুলি দুটি পৃথক প্লেট, একটি অরিফিস প্লেট এবং একটি অ্যাকিউয়েটর প্লেট দিয়ে তৈরি, যা পৃথকভাবে বানোয়াট হয় এবং তারপরে একসাথে একত্রিত হয়। অ্যাকিউইটরেটরদের ক্যান্টিলিভার আর্কিটেকচার রয়েছে এবং পাইজোইলেকট্রিক উপাদান দিয়ে তৈরি। পাইজোইলেক্ট্রিক উপাদান হ'ল লিড জিরকোনেট টাইটানেট (পিজেডটি), যা তার চমৎকার পাইজোইলেকট্রিক সহগের কারণে বেছে নেওয়া হয়েছিল, যা ভোল্টেজ প্রয়োগের প্রতি ইউনিটে টিপ ডিফ্লেকশন পরিমাণের ইঙ্গিত দেয়। এই মরীচিগুলি "বিমোর্ফস", যার অর্থ তাদের পাইজোইলেক্ট্রিক উপাদানগুলির দুটি সক্রিয় স্তর রয়েছে এবং তাই কেবলমাত্র একটি একক স্তর ("ইউনিমরফ") এর চেয়ে উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি প্রতিচ্ছবি।

প্রতিটি পাইজোইলেক্ট্রিক স্তর দুটি প্লাটিনাম ইলেক্ট্রোডের মধ্যে স্যান্ডউইচ করা হয় এবং সামগ্রীতে ভোল্টেজ চাপিয়ে সক্রিয় করা হয়। দুটি পাইজোইলেক্ট্রিক স্তরগুলিতে বিপরীত ভোল্টেজ প্রয়োগ করে উপরের স্তরটি নীচের স্তরটি প্রসারিত হওয়ার সাথে সাথে চুক্তি হয়, যার ফলে সর্বাধিক টিপ বিলোপ ঘটে। আনুষাঙ্গিক স্থানচ্যুতি কেবলমাত্র একটি ভেরিয়েবল ভোল্টেজ প্রয়োগ করে অর্জিত হয়।

এই ভাল্ব তৈরির জন্য গবেষণা পদ্ধতির সূচনা হয়েছিল আরও অনেক বড়, প্রুফ-অফ-কনসেপ্ট "মেসো-স্কেল" পাইজোইলেক্ট্রিক ভালভের নির্মাণের মাধ্যমে। এই ভালভটি এমইএমএস ভালভের চেয়ে প্রায় 20 গুণ বড়। পাইজোইলেক্ট্রিক অ্যাকিউউটারটি শেল্ফ থেকে কিনে নেওয়া হয়েছিল এবং এমইএমএস ভালভের বিমের চেয়ে প্রায় 100 গুণ বড়। অরিফিস প্লেটটি সিলিকনের পরিবর্তে ইস্পাত দিয়ে তৈরি এবং একটি পরিষ্কার ঘরের বাইরে নির্ভুলতাযুক্ত মেশিনযুক্ত হওয়ার জন্য যথেষ্ট পরিমাণে বড় আকারের নকশাগুলি রয়েছে। এই ভালভটি পরীক্ষামূলক পরীক্ষার স্ট্যান্ড ব্যবহার করে মিনেসোটা ইউনিভার্সিটিতে নকশাকৃত এবং নির্মিত ব্যবহার করে চিহ্নিত করা হয়েছিল। একটি ক্যাপাসিটিভ স্থানচ্যুতি সেন্সর হাউজিংয়ে এম্বেড করা হয় এবং অ্যাকুয়েটরের শীর্ষে একটি গ্রাউন্ডেড কপার প্যাডের সাথে যোগাযোগ করে। এই সিস্টেমটি ভালভ ধারণাটি বৈধকরণের পাশাপাশি পরীক্ষার অরিফিস প্রবাহের মডেলগুলির জন্য ব্যবহৃত হয়েছিল। এই প্রকল্পের সাথে সম্পর্কিত নয় এমন একটি সংস্থা 2012 সালে বাজারে অনুরূপ ভালভ প্রবর্তন করেছিল, এটি দেখিয়েছিল যে মেসো-স্কেল ধারণাটি বাণিজ্যিকভাবে কার্যকর।

এমইএমএস ভালভের ক্ষেত্রে, অরিফাইস এবং অ্যাকিউউটর প্লেট উভয়ের জন্য একটি সফল বানোয়াট প্রক্রিয়া প্রতিষ্ঠিত হয়েছে। অরিফিস প্লেটগুলি চ্যালেঞ্জিং ছিল কারণ অরিফিসগুলিতে 20: 1 অবধি অনুপাত রয়েছে। অ্যাকিউউটর প্লেটগুলিও চ্যালেঞ্জিং ছিল, কারণ মরীচিগুলি মাত্র 2 মিমি পুরু এবং অতএব অত্যন্ত ভঙ্গুর।

তদ্ব্যতীত, নেতৃত্বের দূষণজনিত উদ্বেগের কারণে দেশজুড়ে বেশিরভাগ মাইক্রো-ফ্যাব্রিকেশন সুবিধা (দুর্ভাগ্যক্রমে মিনেসোটা বিশ্ববিদ্যালয় সহ) পিজেডটি নিষিদ্ধ।

নকশিত, বানোয়াট এবং পরীক্ষিত উভয়ই প্লেটের সাহায্যে চূড়ান্ত সীমানা এগুলিকে একত্রে একটি সম্পূর্ণ ভালভের মধ্যে একত্রিত করবে। এটিও চ্যালেঞ্জিং কারণ প্রচলিত পরিষ্কার রুম বন্ধন কৌশলগুলি সম্পূর্ণ ওয়েফার স্তরে পরিষ্কার, স্তর, অনুরূপ পৃষ্ঠগুলিতে প্রয়োগ হয়। যেহেতু অত্যন্ত ভঙ্গুর এবং পাতলা মরীচি সহ বিচিত্র টোপোলজি সহ দুটি তাত্পর্যপূর্ণ পৃথক উপাদানের সাথে বন্ধুত্ব করার অভিপ্রায় এবং একটি ওয়েফারের চেয়ে অনেক ছোট ডিভাইসে, পরাস্ত করার চ্যালেঞ্জ রয়েছে।

এই গবেষণার অংশটি এনএসএফ-ইআরসি প্রোগ্রাম "সেন্টার ফর কমপ্যাক্ট অ্যান্ড এফিশিয়াল ফ্লুয়েড পাওয়ার" (EEC-0540834) দ্বারা সমর্থিত হয়েছে।