종이기반 디바이스에서 고흡수성 수지의 크기에 따른 유량 조작 연구
Flow control in paper based microdevices using size regulation of super absorbent polymer microparticles
- 주제(키워드) 도움말 Super absorbent polymer , Flow rate , Sodium polyacrylate , Thiocyanate , Micro paper-based analytical device
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 박정열
- 발행년도 2016
- 학위수여년월 2016. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000059004
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
본 연구는 유체를 사용하는 종이기반의 마이크로 디바이스(paper-based microdevice)에서 고 흡수성 수지(super absorbent polymer)중에서 상업적으로 자주 사용되는 sodium polyacrylate (NaPA)를 이용하여 유속(flow velocity)을 증가시키거나 제어하고, 실험을 통해 증가된 유속을 수학적 모델링을 통하여 비교 분석하였다. 또한, 종이기반의 분석용 디바이스(micro paper-based analytical device, μPAD)에서 유속 증가에 따른 센서 성능의 향상을 실험적으로 증명하는 것에 초점을 맞추었다. 종이 기반의 분석 디바이스에서 시료의 유속은 빠른 응답시간 및 감도의 향상 등과 같은 디바이스의 성능에 직접적으로 영향을 주기 때문에, 이를 증가시키는 방법들이 연구되어 왔다. 본 연구에서 사용한 마이크로 입자(micro particles) 형태의 고 흡수성 수지인 NaPA는 물을 흡수하는 능력이 탁월하여 종이기반의 디바이스에 집적화시킬 경우 시료의 유속을 크게 증가시킬 수 있다. 또한 NaPA의 유체 흡수 능력(팽창율, swelling ratio)은 입자의 크기와 연관이 있어, 크기가 작을수록 시료를 더 빠르게 흡수한다. 본 연구에서는 종이기반의 디바이스에 매우 간단한 방법으로 NaPA 마이크로 입자를 종이에 패터닝(patterning) 및 고정하고, 입자 크기에 따라 패터닝된 하이드로겔 층(hydrogel layer) 따라 달라지는 유속을 정량적 측정하고 이를 수학적으로 모델링 및 분석하였다. 또한 이를 응용하여, 유속이 증가된 종이기반 센서의 성능향상 여부를 정량적으로 비교 분석하였다.
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