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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.85.2020.tde-06112020-114714
Documento
Autor
Nome completo
Antonio Arleques Gomes
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2020
Orientador
Banca examinadora
Rossi, Wagner de (Presidente)
Herrera, Cristhiano da Costa
Vianna Junior, Ardson dos Santos
Título em português
Desenvolvimento de um circuito microfluídico para análise atmosférica através de microusinagem com laser de pulsos ultracurtos
Palavras-chave em português
glioxal
laser de pulso ultracurto
laser randômico
misturador
sistemas microfluídicos
Resumo em português
O presente trabalho apresenta um aperfeiçoamento e validação qualitativa de um método para obtenção de glioxal - GLI (gás) em escala laboratorial através de solução aquosa de GLI 40%, a qual também se aplica na obtenção de metilglioxal - MGLI em mesmas condições. As obtenções exitosas de GLI, bem como a provável aquisição da outra espécie serão utilizadas para testes futuros no microrreator. Em seguida, dois tipos de microcircuitos com misturadores foram propostos e produzidos para sistema bifásico (gás-líquido), sendo estes, um circuito Duplo - T com misturador do tipo serpentina e o microcircuito - II composto do Misturador de Quebra e Recombinação Rápida (MQRR). Os misturadores desenvolvidos foram capazes de diminuir o tamanho das bolhas formadas em certos fluxos aplicáveis à cinética de reação de um microrreator, a qual mediante a técnica de derivatização tornará possível a identificação e quantificação de GLI e MGLI na amostra gasosa. A técnica de ablação com laser de pulsos ultracurtos foi aplicada para a confecção dos microcircuitos propostos. Também foram desenvolvidos para esta técnica, melhorias na microusinagem de geometrias complexas em superfícies de vidro óptico de borosilicato - BK7, as quais apresentaram ótimos resultados. Posteriormente, foi implementada uma técnica de validação e análise das velocidades, tamanho e número de bolhas através de um sistema de captura de imagem (Embedded Supervisory Optical System "ESOS"). O sistema de captura validado, foi a principal ferramenta na caracterização e definição do tipo de circuito que melhor pode ser aplicado ao microrreator em função do seu volume máximo e o tempo de residência para a técnica de derivatização. Por fim, um laser randômico microfluídico foi desenvolvido com o mesmo processo de microusinagem em superfície translúcida, sendo apresentado como candidato para análise do material derivatizado contendo GLI na saída do microrreator.
Título em inglês
Development of a microfluidic circuit for atmospheric analysis through ultra-short laser pulse micromachining
Palavras-chave em inglês
glyoxal
microfluidic systems
mixer
random laser
ultra-short laser pulse
Resumo em inglês
This work presents an improvement and qualitative validation of a method for obtaining glyoxal - GLY (gas), on a laboratory scale through a 40% aqueous solution of GLY, which is also applied in obtaining methylglioxal - MGLY under the same conditions. The successful obtainment of GLY, as well as the probable acquisition of the other species, will be used for future testing in microfluidic microreactors. For this, two types of microcircuits, with mixers, were proposed and produced for a two-phase system (gas-liquid), these being a Double - T circuit (with serpentine mixer) and the microcircuit - II (composed by Mixed Speed and Recombination MSAR). The mixers developed were able to reduce the size of the bubbles formed in certain flows applicable to the kinetics of the reaction of a microreactor, which, through the derivatization technique, will make it possible to identify and quantify GLY and MGLY in the gaseous sample. The ultra-short laser pulses ablation technique was applied to make the proposed microcircuits. Improvements in the micromachining of complex geometries on the surfaces of BK7 borosilicate optical glass were also developed for this technique, which presented excellent results. Subsequently, a technique of validating and analyzing speeds, size, and number of bubbles was implemented using an image capture system (Embedded Supervisory Optical System "ESOS"). The validated capture system was the main tool in the characterization and definition of the type of circuit that can best be applied to the microreactor due to its maximum volume and the residence time for the derivatization technique. Finally, a microfluidic random laser was developed with the same micromachining process on a translucent surface, being presented as a candidate for analysis of the derivatized material containing GLY at the outlet of the microreactor.
 
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Data de Publicação
2020-11-27
 
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