Optimasi dan Analisis Desain 3-D Piezoelectric Micropump pada Laju Aliran Fluida

Abstract

Micropump adalah komponen penting dalam sistem mikrofluida dan digunakan untuk mengontrol jumlah cairan yang tepat dalam ukuran mikroliter hingga nanoliter. Penelitian ini bertujuan mengoptimasi desain 3-D micropump yang menggunakan aktuator piezoelektrik. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode simulasi dengan perangkat lunak COMSOL Multiphysics 5.6. Micropump dianalisis dengan memvariasikan radius inlet dan outlet, tegangan penggerak, serta frekuensi kerja untuk menemukan laju aliran tertinggi. Ukuran radius pada inlet dan outlet divariasikan dari 0,6 mm sampai 1,4 mm dengan interval sebesar 0,2 mm. Hasil penelitian menunjukkan bahwa radius yang lebih tinggi memiliki laju aliran yang lebih rendah karena efisiensi rektifikasi yang lebih rendah. Namun, terdapat nilai optimum pada radius 0,8 mm dengan laju aliran tertinggi pada inlet dan outlet masing-masing 0,941 mL/menit dan 0,957 mL/menit. Selain itu, kenaikan tegangan penggerak menyebabkan peningkatan laju aliran. Namun, pengaruh kenaikan frekuensi kerja terhadap laju aliran berbanding terbalik dengan kenaikan tegangan penggerak yang diterapkan pada aktuator piezoelektrik. Semakin tinggi nilai frekuensi kerja maka laju aliran fluida pada inlet maupun outlet terus mengalami penurunan. Laju aliran pada frekuensi yang lebih rendah menyebabkan membran dapat mencapai titik maksimum amplitudo getaran. Hasil dari penelitian ini dapat dimanfaatkan untuk pengembangan dan optimasi desain pada aplikasi biomedis.