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Microcanal (microtecnología)

Representación de una célula que pasa a través de un microcanal. En microtecnología, un microcanal es un canal con un diámetro hidráulico inferior a 1 mm, generalmente entre 1...

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Representación de una célula que pasa a través de un microcanal.

En microtecnología, un microcanal es un canal con un diámetro hidráulico inferior a 1  mm, generalmente entre 1 y 99 μm. [ 1 ] Los microcanales se utilizan en el control de fluidos (véase Microfluídica ), la transferencia de calor (véase Intercambiador de calor micro ) y la observación de la migración celular . [ 2 ] Son más eficientes que sus homólogos macroscópicos debido a una alta relación superficie-volumen, pero presentan multitud de desafíos debido a su pequeño tamaño. [ 3 ]

Materiales

Se requieren diferentes tipos de materiales para los distintos usos de los microcanales. Estas son las tres categorías principales. [ 4 ]

Sustratos poliméricos y de vidrio

El polimetilmetacrilato (PMMA) se utiliza como solución para una amplia gama de dispositivos microfluídicos debido a su bajo costo y métodos de fabricación más sencillos. [ 4 ] Los elastómeros de silicio se pueden utilizar en situaciones donde se requiere elasticidad y deformación. [ 5 ]

Sustratos metálicos

Los sustratos metálicos se eligen a menudo por sus ventajosas propiedades metálicas , como la resistencia a altas temperaturas y la transferencia de calor más rápida. Pueden ser susceptibles a la corrosión . [ 4 ] [ 6 ]

Semiconductores, cerámicas y materiales compuestos

Los materiales cerámicos permiten operar a altas temperaturas en comparación con los sustratos metálicos y posibilitan el funcionamiento en entornos químicos agresivos en los que no se pueden utilizar metales. [ 7 ]

Historia

El concepto de microcanal fue propuesto por primera vez por los investigadores Tuckerman y Pease de los Laboratorios de Electrónica de Stanford en 1981. [ 8 ] Sugirieron un método eficaz para diseñar microcanales en flujo laminar y completamente desarrollado. [ 9 ]

Usos comunes

Los microcanales se utilizan ampliamente en las industrias farmacéutica y bioquímica debido a las cortas distancias de difusión, la mayor área interfacial y las mayores tasas de transferencia de calor/masa. [ 10 ]

Véase también

Fuentes

  1. ↑ Kandlikar, Satish G. (2006). Transferencia de calor y flujo de fluidos en minicanales y microcanales . Ámsterdam, Países Bajos: Elsevier BV, págs . 450. ISBN  978-0-08-044527-4.
  2. ↑ "Microcanales" . 4Dcell . Consultado el 15 de julio de 2022 .
  3. ↑ Puccio, Kris (10 de febrero de 2020). "Comprendiendo los intercambiadores de calor de microcanales y sus casos de uso" . Therma . Recuperado el 15 de julio de 2022 .
  4. 1 2 3 Prakash, Shashi; Kumar, Subrata. "Fabricación de microcanales: una revisión" . Journal of Engineering Manufacture . 229 (8).
  5. ↑ Yuen, Michelle; Kramer, Rebecca. "Fabricación de microcanales en sustratos de elastómero para electrónica elástica" (PDF) . MSEC Science .
  6. ↑ Andou, F.; Yamamoto, A.; Kawai, T.; Ohmori, H.; Ishida, T.; Takeuchi, Y. (2007-01-01), "CREACIÓN DE MATRICES DE MICROCANALES MEDIANTE MECANIZADO DE ULTRAPRECISIÓN" , en Arai, Eiji; Arai, Tatsuo (eds.), Mecatrónica para la seguridad, la protección y la fiabilidad en una nueva era , Oxford: Elsevier, pp. 163–168 , ISBN  978-0-08-044963-0, consultado el 15 de julio de 2022
  7. ↑ Kee, Robert J.; Almand, Berkeley B.; Blasi, Justin M.; Rosen, Benjamin L.; Hartmann, Marco; Sullivan, Neal P.; Zhu, Huayang; Manerbino, Anthony R.; Menzer, Sophie; Coors, W. Grover; Martin, Jerry L. (2011-08-01). "El diseño, fabricación y evaluación de un intercambiador de calor de microcanales de flujo a contracorriente de cerámica" . Applied Thermal Engineering . 31 (11): 2004– 2012. Bibcode : 2011AppTE..31.2004K . doi : 10.1016/j.applthermaleng.2011.03.009 . ISSN 1359-4311 . 
  8. ↑ Tuckerman, DB, & Pease, RFW (1981). Disipación de calor de alto rendimiento para VLSI. IEEE Electron Device Letters , 2(5), 126-129. https://dx.doi.org/10.1109/EDL.1981.25367
  9. ↑ Salimpour, MR, Al-Sammarraie, AT, Forouzandeh, A., & Farzaneh, M. (2019). Diseño constructal de disipadores de calor de microcanales multicapa circulares. Journal of Thermal Science and Engineering Applications, 11(1), 011001. https://dx.doi.org/10.1115/1.4041196
  10. ↑ Jaiswal, P., Kumar, U., Biswas, KG (2021) Flujo líquido-líquido a través de reactores microdimensionales: una revisión sobre hidrodinámica, transferencia de masa y cinética de reacción. Exp. Comput. Multiph. Flow 2021. https://doi.org/10.1007/s42757-020-0092-0