Improving efficiency in acoustophoretic particle sorting: finite element modeling and experimental validation

有限元法 计算机科学 粒子(生态学) 噪音(视频) 工作(物理) 校准 数学模型 领域(数学) 工程类 材料科学 结构工程 边值问题 度量(数据仓库)
作者
Felice Alberto Sfregola,Andrea Zifarelli,M. Benetti,Domenico Cannatà,Cinzia Caliendo,Vincenzo Spagnolo,Pietro Patimisco,Antonio Ancona,Annalisa Volpe
标识
DOI:10.1117/12.3080829
摘要

This work presents a comprehensive approach combining computational modeling and experimental validation to study the interaction between standing surface acoustic waves (SSAWs) and micrometer-sized particles flowing in microfluidic devices designed for size-selective particle separation. The influence of key operational parameters—including flow rate and input voltage—was evaluated to assess their effect on polystyrene particle trajectories. In particular, particles with diameters of 6μm and 20μm were investigated, matching the size range of blood cells and typical biological particulates in biofluids. A three-dimensional finite element model was developed to simulate the propagation of surface acoustic waves on 128° YX-cut lithium niobate substrates and their coupling with the microfluidic structure. The model integrates piezoelectric, acoustic, and fluid dynamic domains, enabling the calculation of both acoustic radiation and hydrodynamic drag forces acting on suspended particles. The simulations provided insight into the balance between acoustic and viscous forces, allowing the identification of operating conditions that maximize size-based particle deflection. Experimental validation was carried out on devices fabricated via femtosecond laser micromachining of the master mold, followed by PDMS replication and plasma bonding. Fluorescence microscopy measurements of particle trajectories were used to quantify lateral displacement, showing good agreement with model predictions under the tested conditions. This integrated approach demonstrates the effectiveness of numerical modeling in guiding the design and optimization of SSAW-based microfluidic platforms. The consistency between simulation and experiment validates the accuracy of the developed model and supports its potential for advancing next-generation microfluidic devices in biomedical and analytical applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
温梦花雨完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
XU博士完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
mcl完成签到,获得积分10
6秒前
Nan的小生活发布了新的文献求助100
9秒前
小叶完成签到 ,获得积分10
10秒前
舒服的幼荷完成签到,获得积分10
10秒前
霸气鞯完成签到 ,获得积分10
12秒前
跳跃的鹏飞完成签到 ,获得积分0
14秒前
如今99完成签到 ,获得积分10
17秒前
周周周完成签到 ,获得积分10
18秒前
ZZzz完成签到 ,获得积分0
19秒前
wenjing完成签到 ,获得积分10
20秒前
Christina完成签到 ,获得积分10
22秒前
高石完成签到 ,获得积分10
25秒前
欢喜的友桃完成签到,获得积分10
30秒前
Zoeyren完成签到,获得积分10
33秒前
顺心的不言完成签到 ,获得积分10
35秒前
Lwm完成签到 ,获得积分10
40秒前
怕孤独的涵双完成签到,获得积分10
42秒前
lll完成签到 ,获得积分10
52秒前
天邪完成签到,获得积分10
53秒前
SciGPT的应助被jisean采纳,获得10
57秒前
漂亮姿完成签到 ,获得积分10
1分钟前
瘦瘦的枫叶完成签到 ,获得积分10
1分钟前
DreamLly完成签到,获得积分10
1分钟前
正直的誉完成签到 ,获得积分10
1分钟前
youyou给youyou的求助进行了留言
1分钟前
1分钟前
青旭流觞完成签到,获得积分10
1分钟前
Annie完成签到 ,获得积分10
1分钟前
健康的忘幽完成签到,获得积分10
1分钟前
Lin完成签到 ,获得积分10
1分钟前
无限的含羞草完成签到,获得积分10
1分钟前
含光完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
Augenstern完成签到,获得积分10
1分钟前
小二郎的应助被白给采纳,获得10
1分钟前
小石头完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Aspects of Post-SPE Phonology 2000
Nanocomposite Removal of Pesticides from Wastewater 1000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Final Report for the 2-D Test of Model 901 Rotor and Wing Airfoils (BSWT 592) 528
Berberine regulates the TLR4 signaling pathway to suppress hypoxia-induced proliferation and migration of pulmonary arterial smooth muscle cells 520
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 物理 有机化学 化学工程 内科学 生物化学 复合材料 催化作用 心理学 细胞生物学 无机化学 电极 光电子学 人工智能
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7893964
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9403832
关于积分的说明 20859382
捐赠科研通 7497264
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3358959
关于科研通互助平台的介绍 2497312
邀请新用户注册赠送积分活动 2388058