레이저 절제 법으로 제작된 비용 효율적인 마이크로유체 장치를 이용한 자기 미세 및 나노 입자의 분리 향상

초상자화 자철산철 미세 및 나노 입자는 생물 의학 및 화학 공학에서 중요한 응용 분야를 가지고 있습니다. 본 연구에서는 이러한 자기 입자의 정화 및 하이퍼 농축을 위한 새로운 저비용 마이크로유체 장치의 개발 및 평가를 제시합니다. 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)의 레이저 절제를 사용하여 제작된 이 장치는 유체 역학에 대한 정밀한 제어를 활용하여 자성 입자를 비자성 입자로부터 효율적으로 분리합니다. 우리는 다양한 총 유량(TFR)에서 블루 탄소 점과 자철산철 미세 입자에서 자철산철 나노입자의 분리를 중심으로 다중 물리 시뮬레이션 및 실험 테스트를 통해 장치의 성능을 평가했습니다. 나노입자 분리의 경우, 이 장치는 최적의 TFR에서 93.3 ± 4%의 재현율과 95.9 ± 1.2%의 정밀도를 달성하여 이전 모델의 50% 재현율을 크게 초월했습니다. 미세입자 분리는 TFR이 2 mL/h인 조건에서 시뮬레이션과 실험 조건 모두에서 98.1 ± 1%의 정확도를 보였습니다. 라그랑지안 모델은 자철산철 미세입자와 폴리스티렌 미세입자의 분리 역학을 효과적으로 포착하였으며, 시뮬레이션 결과와 실험 결과 사이에 밀접한 일치를 보였습니다. 우리의 연구 결과는 이 장치가 마이크로 및 나노 규모에서 자성 및 비자성 입자를 구분하는 데 강력한 능력을 가지고 있음을 강조합니다. 본 연구는 고성능 마이크로유체 장치를 생산할 수 있는 저비용 비클린룸 제조 기술의 잠재력을 강조하며, 다양한 산업 및 연구 환경에서 이들의 접근성과 적용 가능성을 확장합니다. 이전 설계의 분할 자석 대신 연속 자석의 통합이 자기 분리 효율성을 향상시키는 주요 요인으로 확인되었습니다.