دفاعیه دکترا در دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز

مهندس زهرا سیف اللهی گیلانده دانشجوی دوره دکتری مهندسی شیمی، به صورت حضوری در ساعت ۱۶:۳۰ روز شنبه ۱۲ آذر ماه ۱۴۰۱، اتاق جلسات در دانشکده مهندسی شیمی، از رساله خود با عنوان "مدل سازی جریان الکترو اسمزی در ریز کانالهای یون انتخابگر " با راهنمایی آقای دکترسید نظام الدین اشرفی زاده دفاع خواهد نمود.

 
چکیده
دراین پژوهش به بررسی پدیده الکترواسمز در ریزکانال‌های یون‌انتخابگر پرداخته شده است. پدیده یون ‌انتخابگری که عبارت است از ترجیح انتقال یون‌های ناهمنام با بار سطح دیواره کانال نسبت به یون‌های همنام، معمولا زمانی رخ می‌دهد که نانوکانال هندسه نامتقارن داشته باشد. نانوکانال‌های نامتقارن دارای ویژگی‌های الکتروسینتیکی بسیار جذاب از جمله یون‌گزینی، یکسوسازی جریان یونی و پلاریزاسیون غلظتی یونی هستند. به دلیل این ویژگی‌ها، اخیراً نانوکانال‌های نامتقارن پوشیده شده با لایه پلی‌الکترولیت (نرم) مورد توجه قرار گرفته‌اند. این پژوهش به دو فاز کلی تقسیم شده است. در فاز نخست به بررسی اثر یون‌گزینی روی الکترواستاتیک و الکترواسمز در نانوکانال‌های سخت و نرم به صورت تحلیلی پرداخته شده است.  در فاز دوم، پدیده الکترواسمز در نانوکانال‌های نرم یون‌انتخابگر به صورت عددی مطالعه شده است. در این فاز اثر خواص لایه نرم، اثر هندسه کانال، لغزش جداره و نوع سیال بر الکترواسمز، فاکتور‌های یون گزینی و یکسوسازی جریان یونی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان داد که: نانوکانال‌های نرم کاملاً یون‌انتخابگر (که در آن‌ها فقط یون‌های ناهمنام وجود دارند) سرعت الکترواسمزی بالاتری نسبت به نانوکانال‌های نرم عادی دارند. سرعت الکترواسمزی بدون بعد در یک نانوکانال نرم با ضخامت لایه نرم بدون بعد ۲/۰، با در نظر گرفتن پارامتر فضایی ۳/۰ تقریبا دو برابر می‌شود. با افزایش دانسیته بار بدون بعد از ۲۰ به ۱۰۰، پویایی الکترواسمزی تقریبا پنج برابر می‌شود. از میان هندسه‌های مورد بررسی، نانوکانال شیپوری و نانوکانال گلوله‌ای شکل به ترتب منجر به فاکتور یون‌گزینی و یکسوسازی جریان یونی بزرگتری نسبت به سایر نانوکانال‌ها می‌شوند. با تغییر تابع توزیع بار پلی‌الکترولیت از حالت یکنواخت به تابع گام نرم، می‌توان فاکتور یکسوسازی جریان را از مقدار ۳ به مقدار ۱۸ رساند.  در شرایطی که لایه نرم ضخیم‌تر باشد یون‌گزینی بیشتر است. با افزایش ضخامت لایه نرم از nm ۴ به nm ۸، یون‌گزینی ۲۵ درصد افزایش و با غلیظ شدن الکترولیت از mM ۴ به mM ۱۰۰، یون‌گزینی۶۰ درصد کاهش می‌یابد. با تغییر بار جداره نانوکانال از C/m^۲ ۰ به C/m^۲ ۰۲/۰- ، در شرایطی که بار لایه نرم mol〖/m〗^۳ ۱۰۰ باشد، سرعت جریان الکترواسمزی سیال خون و فاکتور یکسوسازی به ترتیب دو و هشت برابر می‌شود. از نتایج مهم دیگر این است که بهره‌وری از آب‌گریزی سطح، سرعت جریان الکترواسمزی را بهبود می‌بخشد.
واژه‌های کلیدی: 
الکترواسمز، ریزکانال‌های یون‌انتخابگر، لایه پلی‌الکترولیت، انتقال یون، یکسوسازی جریان یونی