Οδήγηση μαγνητικών νανοσωματιδίων σε μικροαγωγούς
Driving magnetic nanoparticles into microchannels
Λέξεις-κλειδιά
OpenFOAM ; Ansys Fluent ; Νανοσωματίδια ; Οξείδια του σιδήρουΠερίληψη
Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η έρευνα γύρω από τα νανοσωματίδια, που αναδεικνύονται ως δομικά στοιχεία σε κλίμακα νανομέτρων. Θα αναφερθεί στα σωματίδια, που περιλαμβάνουν τόσο οργανικές όσο και μη οργανικές ενώσεις, εκφράζουν μοναδικές ιδιότητες λόγω του μικρού τους μεγέθους. Θα επισημανθεί η ευρεία γκάμα εφαρμογών τους σε διάφορους τομείς όπως η νανοτεχνολογία, η ιατρική και η ενέργεια, εξαιτίας των ιδιοσυγκρασιών τους λόγω του μικρού μεγέθους και της μεγαλύτερης επιφανειακής περιοχής προς όγκο. Θα εστιάσει στις φυσικές ιδιότητές τους, όπως η πλαστικότητα μεγέθους και οι οπτικές ιδιότητες, που επηρεάζουν τις εφαρμογές τους, όπως η κατασκευή υλικών και η ενίσχυση τεχνολογιών μέσω μεθόδων όπως η υδροθερμική σύνθεση και η σύνθεση σε αέριο φάση. Θα αναφερθεί στις καινοτομίες στην κβαντοτεχνολογία που
ανοίγουν νέους ορίζοντες σε τομείς όπως η κβαντοτεχνολογία φωτοβολταϊκών και αισθητήρων. Τέλος, θα αναφερθεί στην ανάγκη για προσεκτική εκτίμηση των πιθανών επιπτώσεων των νανοσωματιδίων στην υγεία και το περιβάλλον, καθώς και τις προσπάθειες
της ερευνητικής κοινότητας να διαχειριστεί αυτές τις ανησυχίες για την ασφαλή και υπεύθυνη χρήση τους. Τέλος θα επισημανθεί η σημαντική συνεισφορά των νανοσωματιδίων σε διάφορους τομείς, από την τεχνολογία έως την υγεία και το περιβάλλον. Στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας θα επισημανθεί η σημαντικότητα των οξειδίων του σιδήρου, εστιάζοντας ιδιαίτερα στον μαγνητίτη (Fe3O4). Θα εξεταστεί η μοναδική δομή του μαγνητίτη, η οποία του προσδίδει μαγνητικές ιδιότητες και ουσιαστικά τον καθιστά πολυλειτουργικό ορυκτό. Ο μαγνητίτης έχει ευρεία εφαρμογή σε πολλούς τομείς, όπως η ιατρική, η τεχνολογία, και η γεωφυσική έρευνα. Εξετάζονται διάφορες εφαρμογές, όπως η μαγνητική απεικόνιση, οι σκληροί δίσκοι, και η στόχευση φαρμάκων. Τέλος θα παρουσιαστούν τεχνικές χαρακτηρισμού, όπως η σάρωση ηλεκτρονικού μικροσκοπίου και η φασματοσκοπία υπερύθρου, που χρησιμοποιούνται για την περαιτέρω κατανόηση των ιδιοτήτων των νανοσωματιδίων Fe3O4. Στην διπλωματική εργασία θα υπογραμμιστεί η ουσιαστική σημασία των πεπερασμένων στοιχείων σε διάφορους επιστημονικούς τομείς, όπως η μαθηματική, η φυσική και η επιστήμη. Θα επισημανθεί ο ρόλος τους σε μαθηματικά σύνολα, φυσικά σωματίδια, πληροφορική, γραμμική άλγεβρα, κρυπτογραφία, επιστήμη υλικών και άλλους τομείς. Τα πεπερασμένα στοιχεία αναδεικνύονται ως βασικά στοιχεία σε όλους αυτούς τους τομείς, χρησιμοποιούμενα για την κατανόηση, ανάλυση και εφαρμογή σε διάφορα επιστημονικά πεδία. Τέλος θα επισημανθεί η σημασία της ανάλυσης ρευστών με το λογισμικό ANSYS Fluent σε διάφορους τομείς. Θα εξεταστούν τα στάδια από την εισαγωγή έως τις εφαρμογές σε αεροδυναμική, υδροδυναμική, θερμική μεταφορά και χημική μηχανική, αλλά και οι βασικές έννοιες, όπως οι εξισώσεις Navier-Stokes, και θα γίνει περιγραφή της διαδικασίας προεπεξεργασίας δεδομένων. Θα αναδειχτούν οι εφαρμογές της ανάλυσης σε διάφορους τομείς, από την αεροναυτική έως τη φαρμακευτική βιομηχανία, αναδεικνύοντας την πολυπλοκότητα και την ευελιξία του ANSYS Fluent. Τέλος, θα γίνει περιγραφή του OpenFOAM ως ισχυρό λογισμικό ανοικτού κώδικα, εξειδικευμένο στην ανάλυση ρευστικής δυναμικής, θερμικής μεταφοράς και μεταφοράς μάζας. Με χαρακτηριστικά όπως ανοικτός κώδικας, πλατφόρμα ανεξαρτησίας, ευέλικτη μοντελοποίηση, πλούσια βιβλιοθήκη προ επεξεργασίας και αποτελεσματικές αριθμητικές μεθόδους, το OpenFOAM εφαρμόζεται ευρέως σε αεροδυναμική, υδροδυναμική, θερμική μεταφορά, βιομηχανικές εφαρμογές και περιβαλλοντικές μελέτες. Η συνεχής συμμετοχή της κοινότητας στην ανάπτυξή του ενισχύει την αξιοπιστία και την αποτελεσματικότητά του στην επίλυση προβλημάτων σε διάφορες εφαρμογές.
Περίληψη
The purpose of this thesis is to investigate nanoparticles, emerging as structural elements on a nanoscale. It will delve into particles, encompassing both organic and inorganic compounds, expressing unique properties due to their small size. The broad
range of their applications in various fields such as nanotechnology, medicine, and energy will be highlighted, attributed to their properties arising from the small size and higher surface area to volume ratio. The focus will be on their physical properties,
like size plasticity and optical characteristics, influencing applications such as material construction and technology enhancement through methods like hydrothermal synthesis and gas-phase synthesis. Innovations in quantum technology opening new horizons in areas like quantum photovoltaics and sensors will also be addressed. Finally, the need for careful assessment of potential impacts of nanoparticles on health and the environment will be discussed, along with research community efforts to manage concerns for their safe and responsible use. The significant contribution of nanoparticles to various fields, from technology to health and the environment, will be emphasized. Within the scope of the thesis, the importance of iron oxides will be highlighted, with a particular focus on magnetite (Fe3O4). The unique structure of magnetite, providing magnetic properties, rendering it a multifunctional mineral, will be examined. Magnetite finds widespread application in areas such as medicine, technology, and
geophysical research. Various applications, including magnetic imaging, hard drives, and drug targeting, will be explored. Additionally, techniques for characterization, such as scanning electron microscopy and infrared spectroscopy, will be presented to
further understand the properties of Fe3O4 nanoparticles. The thesis will underscore the substantial significance of finite elements in various scientific fields, such as mathematics, physics, and materials science. Their role in mathematical sets, physical particles, computer science, linear algebra, cryptography, materials science, and other domains will be emphasized. Finite elements are
highlighted as fundamental components in all these fields, utilized for understanding, analyzing, and applying them in various scientific disciplines. Finally, the importance of fluid analysis using ANSYS Fluent software in various fields will be emphasized. The stages from introduction to applications in aerodynamics, hydrodynamics, thermal transport, and chemical engineering will be
examined. Fundamental concepts, such as the Navier-Stokes equations, will be addressed, and the data preprocessing process will be described. The applications of analysis in various fields, from aerospace to the pharmaceutical industry, will be highlighted, showcasing the complexity and flexibility of ANSYS Fluent. Furthermore, OpenFOAM will be described as powerful open-source software specialized in fluid dynamics, thermal transport, and mass transfer analysis. With features like open-source, platform independence, flexible modeling, a rich pre processing library, and effective numerical methods, OpenFOAM is widely applied in
aerodynamics, hydrodynamics, thermal transport, industrial applications, and environmental studies. The continuous community participation in its development enhances its reliability and effectiveness in problem-solving across various applications.
Αριθμός σελίδων
63Σχολή
Σχολή ΜηχανικώνΑκαδημαϊκό Τμήμα
Τμήμα Μηχανολόγων ΜηχανικώνΓλώσσα
ΕλληνικάΣυλλογή
Εκτός από όπου επισημαίνεται κάτι διαφορετικό, το τεκμήριο διανέμεται με την ακόλουθη άδεια:
Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές
Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές