سرعت نفوذ برخی سیالات الکترولیت و غیرالکترولیت در میکرو و نانو لوله های شیشه ای

نفوذ مایعات در کانال های میکرو و نانو از اهمیت ویژه ای برخوردار است چراکه از این فرآیند می توان در کنترل و جداسازی ترکیبات و مولکول های مختلف استفاده کرد. در مطالعه و بررسی این گونه سیستم ها توجه به این نکته ضروری است که صعود مایعات در کانال های میکرو و نانو اساساً با کانال های ماکروسکوپی متفاوت است و این تفاوت تأثیر بسزایی در کاربرد این سیستم ها دارد. نفوذ سیالات در کانال های ماکروسکوپی از معادله لاپلاس پیروی کرده و به عواملی چون کشش سطحی سیال، زاویه تماس سیال با دیواره ی لوله مویین و همچنین شعاع لوله بستگی دارد اما نفوذ سیالات در میکرو و نانو کانال ها از معادله ی لاپلاس پیروی نمی کند وعوامل دیگری چون ویسکوزیته سیال و طول لغزش علاوه بر عوامل ذکر شده ی قبلی در این امر دخیل هستند. در واقع در بررسی نفوذ سیالات در میکرو و نانوکانال ها نیروی وزن قابل صرفنظر بوده ولی از نیروی ویسکوزیته نمی توان صرفنظر کرد که نهایتاً معادله ای که می تواند رفتار سیالات در این نوع کانال ها توصیف کند به معادله ی لوکاس واشبرن معروف است. در این تحقیــق،از دو نوع محلول الکترولیت شامل روی کلرید و سدیم کلرات، و غیرالکترولیت شامل n- بوتانول، ایزوبوتانول، ترشیو بوتانول، -nهپتانول و -nپروپانول، به منظور بررسی سرعت نفوذ در کانال های میکرو استفاده شد. تأثیر عوامل مختلفی چون قطر میکرولوله، غلظت و قدرت یونی محلول در محلول های الکترولیت، و قطر میکرولوله و ازدحام فضایی مولکول های سیال در محلول های غیر الکترولیت، بر سرعت نفوذ سیال مطالعه شد. با توجه به نتایج بدست آمده از آزمایشات مشخص شد که طول میکرولوله بر سرعت نفوذ سیال در درون میکروکانال ها بی تأثیر می باشد ولی با افزایش قطر لولـــه موئین، سرعت نفوذ کاهش می یابد. از طرف دیگر هر چه محلول غلیظ تر باشد سرعت نفوذ زیادتر از حالتی است که محلول رقیق باشد. سیالات دارای قدرت یونی بیشتر تمایل بیشتری به نفوذ در درون میکرو کانال ها داشته و سرعت نفوذ آن از محلولی که دارای یون های با بار کمتر است، بیشتر خواهد بود. هم چنین هر چه تعداد کربن های موجود در ترکیب بیشتر باشد، یا طول زنجیر کربنی بلندتر شود، سرعت نفوذ در میکرو کانال ها کاهش می یابد. در بررسی سرعت نفوذ در نانو کانال ها فقط سیالات غیرالکترولیت نام برده مورد مطالعه قرار گرفت و اثر ازدحام فضایی مولکول های سیالات بر سرعت نفوذ، درآن ها، محاسبه شد. با توجه به نتایج بدست آمده از آزمایشات نانو کانال مشخص شد که هر چه مولکول های سیال دارای ازدحام فضایی بیشتری باشند یا تعداد کربن های موجود در ترکیب بیشتر و طول زنجیر کربنی بلند تر باشد سرعت نفوذ در نانو کانال ها کاهش می یابد.