Plataforma microfluídica para pruebas de viscosidad de fluidos no newtonianos en aplicaciones de ingeniería y...

Área de la Ciencia:

• Dinámica de fluidos
• Ciencia de materiales
• Ingeniería biomédica

Sus antecedentes:

• Los dispositivos microfluídicos ofrecen un manejo preciso de fluidos para mediciones de viscosidad.
• Los métodos tradicionales enfrentan limitaciones en la medición de fluidos no newtonianos en un amplio rango de viscosidad.
• Extender el rango de viscosidad medible es crucial para aplicaciones en ciencia de alimentos y diagnósticos biomédicos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar una plataforma microfluídica para la detección de la viscosidad de fluidos no newtonianos.
• Extender el rango de viscosidad medible de 1-10 cP a 1-50 cP.
• Integrar un estabilizador de campo de flujo de alta tasa de flujo para mejorar la precisión a tasas de flujo elevadas.

Principales métodos:

• Se utilizó un principio de flujo laminar bifásico basado en la ocupación del canal para la determinación de la viscosidad relativa.
• Se emplearon simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD) para diseñar y optimizar un estabilizador de flujo.
• Se validó el sistema microfluídico utilizando muestras simuladas de sangre y lácteos, comparando los resultados con viscosímetros convencionales.

Principales resultados:

• El diseño optimizado del estabilizador de flujo N5 redujo la asimetría de la distribución de velocidad en más del 50% en simulaciones de alto flujo.
• La plataforma microfluídica logró una precisión de viscosidad superior al 95% con menos del 5% de error en el volumen de la muestra.
• Se monitorearon con éxito los cambios de viscosidad durante la acidificación y gelación de la leche, mostrando un excelente acuerdo con las mediciones estándar.

Conclusiones:

• La plataforma microfluídica desarrollada mejora significativamente las capacidades reométricas para fluidos no newtonianos.
• El estabilizador de flujo integrado permite mediciones de viscosidad de alta precisión en un rango extendido (1-50 cP).
• Esta tecnología tiene un potencial significativo para aplicaciones en ingeniería de alimentos, diagnósticos biomédicos y monitoreo de fluidos industriales.