شبيه سازي تورم ناهمگن ميكروشير با هيدروژل حساس به pH

Simulation of inhomogeneous Swelling in a pH-sensitive Hydrogel-Based Micro-valve

در اين مقاله، با استفاده از تابع انرژي هايپرالاستيك، به بررسي اثرگذاري تغيير pH بر روي عملكرد يك ميكروشير حساس به pH پرداخته مي شود. نتايج بدست آمده در نموداري بر حسب فشار-فاصله بي بعد شده ارائه خواهد شد. براساس اين نمودار، فشار داراي يك روند افزايشي از مقدار 00017/0 به 00022/0 به دليل افزايش pH از 6 به 9 است، زيرا با افزايش pH، كمبود يون هيدروژن موجود باعث تجزيه گروه هاي اسيدي شده و در نهايت تورم افزايش مي يابد. افزايش تورم تحت اثر تغييرات pH، منجر به افزايش فشار در ميكروشير خواهد شد. براي شبيه سازي از روش اجزاي محدود به همراه نرم‌افزار آباكوس و سابروتين UMAT استفاده مي‌‌شود.

In this research, the impact of pH on the performance of a pH-sensitive micro-valve is investigated using inhomogeneous gel deformation theory. The hyperelastic energy function is considered in the analysis, and ABAQUS software and UMAT subroutine is utilized for simulation. The obtained results are presented in a dimensionless pressure-distance diagram. The diagram illustrates an increasing trend in pressure from 0.00017 to 0.00022 as pH rises from 6 to 9. This increase is attributed to a reduction in available hydrogen ions, leading to the decomposition of acidic groups and subsequent swelling. The elevated swelling, induced by pH variation, contributes to an increased pressure within the micro-valve.