انتقال پودرها در دستگاه های الکترونیکی

در صنایع مدرن ، روشهای متعددی برای انتقال ذرات وجود دارد. هر روش برای منظور خاصی در فرآیندها متناسب شده و همچنین ممکن است از ویژگی خاصی از ذره سود ببرد. این روشهای جابه جایی شامل روشهای معمول پنوماتیکی و انتقال از طریق یک جریان سیال یا گاز واسطه است و ذرات به شکل توده ای به وسیله لوله های طویل و انعطاف پذیر منتقل می شوند. در این روش ، هوای فشرده تولید شده به وسیله کمپرسورها در خطوط انتقال ، مواد پودری را تا انتهای مسیر هدایت می کنند.
دراین صورت انتقال جرم زیادی از ذرات به یک نقطه ثابت و جابه جایی در اندازه های کوچک غیرممکن است .با استفاده از لرزش سطح نیز می توان حجم زیادی از ذرات را به یک نقطه انتقال داد. دستگاه هایی که دراین روش مورد استفاده قرار می گیرند مجموعه ای را تشکیل می دهند که برای انتقال پودر در حجم زیاد ساخته شده اند و در شرایطی که جابه جایی کنترل شده در اندازه های کوچک موردنظر باشد، نمی توانند از کارآیی مناسبی برخوردار باشند.
در بعضی موارد، بود یا نبود یک مشخصه خاص ذره به عنوان محرک حرکت تنظیم می شود؛ به عنوان مثال از میدان های مغناطیسی می توان برای جابه جایی ذرات مغناطیسی در ابعاد کوچک و یاجدا کردن مواد فلزی از غیرفلزی استفاده کرد.
روشهای تفکیک مغناطیسی جابه جایی هر ذره را ممکن می کند از مزایای این روش می توان به روش امکان جداسازی ذرات به گروههای مغناطیسی و غیرمغناطیسی اشاره کرد؛ اما این روش برای انتقال ذرات غیرمغناطیسی کاربردی نیست.

وجه تمایز فناوری جدید به گفته مدبری فر، از آنجا که هیچ قطعه متحرکی در این دستگاه وجود ندارد، مصرف انرژی در این دستگاه بسیار پایین است و هیچ صدایی در حین عملکرد آن تولید نمی شود. کنترل پذیری سیستم جدید بسیار بالاست و می توان حجم جابه جا شده ، مقدار جابه جایی و سرعت جابه جایی ذرات را براحتی تنظیم کرد. از آنجا که محرک و فضای انتقال درهم تلفیق شده اند، کل سیستم حجم خیلی کمتری در مقایسه با روشهای قبلی دارد. دوقطبی بودن مواد پودری از دیگر خواص موثر این روش است ؛ بنابراین می توان میکروپمپی برای پمپاژ ملکول های قطبی آب در سیستم های میکرونی طراحی کرد. پیش بینی می شود رویکردهای توصیفی در این سیستم به کاربری های جدیدی در حوزه های مختلفی مانند خوراک دهنده ها و انتقال دهنده های سیستم های میکروالکترومکانیکی منجر شود. این دستگاه هم اکنون در مقیاس آزمایشگاهی طراحی و ساخته شده است و نتایج به دست آمده در این مرحله بسیار عالی و رضایت بخش بوده است. با توجه به این که چنین فناوری ای در جهان هنوز در مراحل تحقیقاتی است و به مرحله صنعتی نرسیده ، بنابراین در این فناوری با دیگر کشورهای جهان در سطح یکسانی قرار داریم. با استفاده از نتایج به دست آمده از این تحقیقات می توان تغییرات سازنده ای را در عملکرد بسیاری از دستگاه های مختلفی که با استفاده از این روش یعنی جابه جایی مواد پودری در بخشهای مختلف صنعت مورد استفاده قرار می گیرند، به وجود آورد

علاوه بر روشهای اشاره شده می توان از میکروگریپر یا نانوربات ها برای جابه جایی و انتقال خودکار ذرات استفاده کرد.
بعضی روشها با استفاده از پرتولیزرها انجام می شوند. شدت نور تولید شده که برای محدود کردن ذرات ریز یا سلولها در یک حجم کوچک مناسب است ، اجازه انتقال ذرات را به روش جابه جایی در سیال می دهد. روش دیگر، استفاده از میدان های امواج ماوراء صوتی در سیال برای انتقال ذرات ریز است. ذرات در این روش در حجمهای فشرده پرتوی صوتی محدود می شوند. این دو روش غیر تماسی هستند و از عملکرد مناسب و قابل قبولی در محیط سیال برخوردارند.

کاربرد نیروهای الکتریکی

به گفته دکتر مهدی مدبری فر، دانش آموخته مکانیک دانشکده فنی و مهندسی تربیت مدرس و مجری این طرح روش استفاده از نیروها و میدان الکتریکی برای انتقال ذرات به عنوان ایده ای جدید در چند مرکز تحقیقات دنیا مورد مطالعه قرار گرفته و کاربردی بودن آن به اثبات رسیده است ؛ به عنوان مثال ناسا در پژوهش های جدید خود در تلاش است از این روش به عنوان یک خود پاک کننده در صفحات خورشیدی ربات های مریخ نورد استفاده کند تا مانع شود که ذرات گردوغبار مریخ روی سلولهای خورشیدی بنشیند و عمر آن را کاهش دهد.
الکترواستاتیک که یک حوزه اصلی در رشته فیزیک است ، به عنوان اثر پایه ای برای انتقال ذرات دراین طرح استفاده شده است که با همکاری مشترک دانشگاه تربیت مدرس و گروه پژوهش های فنی شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی در مقیاس تحقیقاتی و تحت نظارت دکتر یوسف محبت به انجام رسیده است .ساختمان و طرح سیستم ارائه شده در این طرح شامل یک سری الکترودهای نازک و موازی است که در فواصل مشخصی روی سطح یک صفحه استقرار پیدا کرده اند. فاصله بین الکترودها و همچنین سطح روی الکترودها با یک فیلم عایق برای جلوگیری از جرقه محافظت شده است.
با اعمال ولتاژ بالای سه فاز بالانس شده به این الکترودها، یک موج در حال گذر روی الکترودها تولید می شود. ذرات در میدان ایجاد شده به طور متوالی باردار شده و با تغییر میدان برای نیروهای وارد بر ذره تغییر پیدا می کند که با غلبه بر نیروی چسبندگی با فیلم محافظ و نیروی جاذبه در نهایت منجر به حرکت ذره در جهت عمود بر راستای الکترودها می شود.استحکام میدان الکتریکی و نیروی حاصل از آن روی ذرات بستگی به ولتاژ اعمال شده بر الکترودها دارد و سرعت ذرات نیز به فرکانس سیگنال ، شدت میدان و فاصله بین دو الکترود دارد.
مصرف زیاد انرژی ، نداشتن کنترل بر حجم و سرعت مواد و همچنین آلودگی صوتی در روشهای کنونی ، پژوهشگران را به فکر دستیابی به فناوری های نوینی کرده است که بتواند جایگزین این روشها شود.

چاپگرهای لیزری

اساس کار این نوع چاپگرها، استفاده از ذرات رنگی باردار شده است. با چرخش استوانه و عبور آن از نزدیکی محفظه رنگ ، ذرات رنگ باردار شده به استوانه منتقل می شود. هنگامی که کاغذ از کنار استوانه عبور می کند، به علت داشتن خاصیت الکتریکی بسیار قوی تر نسبت به استوانه ، ذرات رنگی باردار را به خود جذب می کند و متن یا تصویر به صورت نقاط بسیار ریزی روی کاغذ ثبت می شود. برای تثبیت نقاط رنگی کاغذ را گرم می کنند. با این روش رنگ برای همیشه روی کاغذ باقی خواهد ماند.
همان طور که می بینید در این وسیله از روش انتقال مواد پودری برای چاپ نوشته ها و تصاویر موردنظر استفاده می شود.
از این فناوری جدید می توان در ابعاد کوچک در دستگاه های الکترونیکی مانند چاپگرها برای حرکت دادن کاغذ و اجسام سبک استفاده کرد.

فرانک فراهانی جم