بررسی نقش نسبی پخش براونی و ترموفورسیس در فرآیند نشست نانوذرات

نشست نانوذرات بر روی سطح و توزیع یکنواخت آنها، گلوگاه بسیاری از فرآیندهای صنعتی است که از این مواد استفاده می‌کنند. نشست ذرات بر روی تراشه‌ها در طی فرآیند ساخت تراشه و یا نشست ذرات دارو در ذره درمانی از جمله این موارد است. در فرآیند نشست نانوذرات، دو سازوکار مهم دخالت دارند که عبارتند از پخش براونی (Brownian diffusion ) و ترموفورسیس (thermophoresis).

پخش براونی به علت برخورد مداوم ملکول‌های سیال به نانوذرات به‌وجود می‌آید و سبب حرکت تصادفی می‌شود. نیروی ترموفورسیس نیرویی است که در جهت کاهش دما به ذرات وارد می‌گردد و ناشی از افزایش اندازه حرکت ملکول‌های برخورد‌کننده‌ی سیال در سمت گرمتر ذره است. برای درک بهتر فرآیند نشست، لازم است نقش نسبی این دو سازوکار مشخص شود.

مهندس ایمان زحمتکش دانشجوی دکترای مکانیک دانشگاه شیراز پژوهشی با هدف بررسی نقش نسبی پخش براونی و ترموفورسیس در فرآیند نشست نانوذرات انجام داده‌است. وی با بیان اینکه هر چه‌اندازه‌ی ذرات افزایش یابد، نقش این دو پدیده اندک اندک کاهش می‌یابد، عنوان کرد به‌منظور بررسی نحوه‌ی کاهش تأثیر نسبی این دو پدیده، پژوهش‌ها در محدوده‌ی میکرو ذرات نیز انجام گرفته‌است.

وی در ادامه افزود: “در این کار چگونگی حرکت سیال دارای انتقال گرما به همراه پخش و نشست ذرات با استفاده از ترکیب روش اولری و لاگرانژی تعیین شده‌اند. در روش اولری، معادلات حاکم بر محیط پیوسته حل و در تحلیل لاگرانژی حرکت ذرات، تأثیر نیروهای پسا، برا، ترموفورسیس و براونی در نظر گرفته شده‌است. معادلات اولری میدان جریان، به روش حجم معیار و معادلات لاگرانژی حرکت ذرات به روش نیمه‌تحلیلی حل گردیده‌اند”.

جزئیات این پژوهش که از حمایت‌های تشویقی ستاد بهره‌مند شده در مجله‌ی بین‌المللی International communications in heat and Mass Transfer (جلد ۳۵، صفحات ۳۷۵-۳۹۶، سال ۲۰۰۸) منتشر شده‌است.