Mélange Acoustique Amélioré dans des Puces à Base de Silicium avec des Micro-Structures à Bords Tranchants

Les petites dimensions des canaux microfluidiques permettent un mélange diffusif ou passif rapide, ce qui est bénéfique pour des applications sensibles au temps telles que les réactions chimiques, les analyses biologiques et le transport d'espèces à détecter vers des capteurs. Dans la microfluidique, le besoin d'un mélange rapide en quelques millisecondes surgit principalement parce que ces dispositifs sont souvent utilisés dans des domaines où un mélange rapide et efficace impacte significativement la performance et le résultat des processus. Le mélange actif par acoustique dans les dispositifs microfluidiques implique l'utilisation d'ondes acoustiques pour améliorer le mélange des fluides dans les microcanaux. L'utilisation de coins aigus et de motifs de paroi dans les dispositifs acousto-fluidiques améliore considérablement le mélange grâce au flux acoustique autour de ces caractéristiques. Les motifs d'écoulement autour des bords aigus sont particulièrement efficaces pour le mélange car ils peuvent produire de forts flux latéraux qui homogénéisent rapidement les liquides. Ce travail présente des caractérisations étendues de l'effet des structures à bords tranchants sur le mélange acoustique en mode onde acoustique de volume (BAW) dans un microdispositif en silicium. L'effet des motifs de paroi latérale sous différents angles et formes, leur position, le type de transducteur piézoélectrique, ainsi que son amplitude et sa fréquence ont été étudiés. Après le modelage des parois du canal, un temps de mélange 25 fois plus rapide a été atteint, comparé aux canaux avec des parois latérales lisses présentant un comportement BAW conventionnel. La vitesse de streaming acoustique déterminée localement à l'intérieur du canal devient 14 fois plus rapide si des coins aigus de 10° sont ajoutés à la paroi.