دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 54 1 2022 03 21 Investigation of Electro-Osmotic Micro-Pumps Using Electrical Field Gradient and Asymmetric Micro-Electrodes: Numerical Modeling and Experimental Validation بررسی عملکرد میکروپمپ الکترواسمزی با استفاده از گرادیان میدان الکتریکی و میکروالکترودهای نامتقارن: مدل‌سازی عددی و اعتبارسنجی تجربی 101 122 4547 10.22060/mej.2021.19841.7129 FA طناز طاوری دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران. محسن نظری دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران. پوریا اکبرزاده دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران. ناصر سپهری دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران. مصطفی نظری دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران. Journal Article 2021 04 09 In the present study, in order to fabricate AC electroosmotic micropumps, the improvement of geometrical parameters of the 3D electrode, such as width, height, and location of 3D steps on the base electrodes in one pair, the base electrodes size (symmetric or asymmetric), electrodes gap, and also electrical characteristics including voltage and frequency have been investigated. Also, the fluid flow (KCl) in the channel was analyzed. The governing equations of fluid flow and electrical domain have been solved using the finite element method to investigate the effect of electrode geometry on slip velocity, which affects the fluid flow. In order to validate our numerical simulation, this chip is fabricated by photolithography method such as deposition of platinum electrodes, creating 3D steps on the base electrodes using a polymer, and fabrication of a microchannel. Finally, Our results indicate that an optimal design results in a pump with the width (50 µm) and steps height (5 µm) of each electrode and their displacement (30 µm) are capable of generating a high velocity, flow rate, and pressure around<span class="jlqj4b"> 1.77</span> mm/s, <span class="jlqj4b">14.9</span> ml/min <span class="jlqj4b">and 74.6</span> Pa, respectively at a given voltage (2.5 V) and frequency (1 kHz), which qualitatively matches the trend observed in the experiment. This design provides an improvement in electroosmotic pumping<span style="color: black;">.</span> در مطالعه حاضر جهت ساخت میکروپمپ الکترواسمزی، یک هندسه جدید با الکترودهای سه‌بعدی‌ طراحی شده است. به منظور به‌سازی، پارامترهای مختلف از جمله عرض و ارتفاع پله‌ها بر روی هر الکترود و محل قرارگیری آن‌ها، اندازه هر الکترود (تقارن یا عدم تقارن)، فاصله جفت الکترودها و همچنین مشخصات الکتریکی (شامل ولتاژ و فرکانس) بررسی و جریان سیال (سدیم کلرید) درون یک کانال تحلیل شده است. معادلات حاکم بر جریان و همچنین معادلات میدان الکتریکی به روش اجزای محدود کوپل و حل شده‌اند. این امر جهت بررسی تأثیر پارامترهای هندسی الکترود بر سرعت لغزشی الکترواسمزی و در نهایت تأثیر آن بر جریان سیال صورت گرفته است. برای معتبرسازی حل عددی، تراشه با استفاده از روش فتولیتوگرافی شامل مراحلی چون لایه نشانی الکترود پلاتین، ایجاد پله‌ها بر روی الکترود با استفاده از پلیمر و ساخت میکروکانال در محیط آزمایشگاه ساخته شده است. در نهایت با توجه به به‌سازی‌، محل قرارگیری پله بر روی الکترود (µm 50 )، عرض پله (µm 30) و ارتفاع آن (µm 5) بدست آمد. با توجه به ابعاد، فرکانس kHz 1 و ولتاژ  V2/5، مقدار سرعت، دبی و فشار به ترتیب برابر با mm/s 1/77، ml/min 14/9 و Pa 74/6 است که از نظر کیفی با روند نتایج آزمایشگاهی، مطابقت دارد. این طراحی، پمپاژ بالایی در پمپ‌های الکترواسموزی را فراهم می‌کند. https://mej.aut.ac.ir/article_4547_3910d2e3adfd0dc2e3a048f15c11eb74.pdf