Návrh a charakterizace mikropumpy na bázi magnetické tvarové paměti

Abstract

Tato práce se věnuje studiu účinků kuličkování (Shot-peening - SP) na napětí dvojčatění (Twinning stress - TS) a intenzitu odlehčení (spring-back - SB) na 10M modulovanou NiMnGa slitinu s magnetickou tvarovou pamětí (Magnetic Shape Memory Alloy - MSMA). Takto modifikované vzorky pak využívá jako aktivních prvků v mikrofluidní pumpě. První část je stručným úvodem, který popisuje cíle práce a obsahuje shrnutí plánovaných experimentů. Druhá část se zabývá stručnou historií tvarové paměti obecně a efektu magnetické tvarové paměti jakož i krátkým vysvětlením vzniku tohoto jevu. Hovoří rovněž o výzvách v oblasti mikrofluidiky a využití MSMA pro jiné dřívější konstrukce čerpadel. Část také popisuje přípravu MSMA materiálu pro použití v pumpě a výsledky měření TS a SB získané pomocí kuličkování o různých parametrech i jejich intepretaci. Část 4 se zabývá návrhem a konstrukcí mikrofluidního čerpadla využívajícího MSMA jako aktivního prvku. Krátce popisuje i technologický proces výroby dílů z polydimethylsiloxanu (PDMS), které byly použity jako těsnicí materiál v čerpadle. Poslední část se věnuje hodnocení míry úspěšnosti dosažených výsledků.

The present work was dedicated to the study of the effects of shot-peening (SP) on the twinning stress (TS) and amount of “spring-back” (SB) on 10M modulated NiMnGa magnetic shape memory alloy (MSMA). It then uses such treated samples as an active element in a micro-fluidic pump. Section 1 is a brief introduction that clearly presents what this work is aiming to achieve as well as a brief summary of what will be dealt with in each subsequent section. Section 2 deals with a brief history of shape memory in general and magnetic shape memory effect specifically as well as a short explanation on the how this effect is produced; it also briefly talks about microfluidics challenges and how the MSMA has been previously used for other pump designs. Section 3 goes on to explain how the MSMA material is prepared for use in the pump. The resulting TS and SB obtained by the SP process with different parameters is also presented in this section. Section 4 deals with the design and construction of the microfluidic pump utilizing the MSMA as an active element. It also briefly goes into the technological process for producing Polydimethylsiloxane (PDMS) parts, which were used as sealant material in the pump. Finally, section 5 is dedicated to evaluating if the work achieved the results which it proposed to achieve in section 2.