Disciplina Curricular
Microfluídica e Nanofluidos MNanof
Mestrado Bolonha em Engenharia Mecânica - MEMec 2021
Contextos
Grupo: MEMec 2021 > 2º Ciclo > Área Principal > Áreas de Especialização > Área de Especialização em Energia > Opções da Especialidade > Opções da Especialidade 1
Período:
Peso
6.0 (para cálculo da média)
Pré-requisitos
É aconselhável os alunos terem feito previamente as UC de Mecânica de Fluidos I e II (ou equivalente) e Transmissão de Calor (ou equivalente).
Objectivos
Pretende-se familiarizar o aluno com a descrição do transporte de massa, quantidade de movimento e energia a múltiplas escalas, da micro à nanoescala, e com a compreensão das diferenças entre transporte de líquidos e gases à nanoescala, microescala e macroescala através de soluções particulares. Em simultâneo, pretende-se que o aluno retenha a evidência da falha da hipótese do contínuo a escalas muito pequenas e fique familiarizado com os modelos atomísticos requeridos para interacções moleculares. Os alunos devem ainda ficar familiarizados com as soluções de projecto para as inerentes dificuldades dos processos de difusão, mistura e separação a pequenas escalas. Pretende-se ainda que os alunos se familiarizem com o projecto e técnicas de fabrico de micro-total analysis systems (µTAS) e lab-on-a-chip (LOC), manipulação de fluidos incluindo nanofluids e potenciais aplicações de microfluídica e nanofluídica ao projecto de órgãos artificiais e melhoria de administração de drogas.
Programa
Micro e nanofluídica: fronteira da física, engenharia e biologia. O contínuo e as leis de escala. Rarefacção: falha do contínuo. Teoria cinética de gases, livre percurso médio, interacção molecular, coeficientes de acomodação e modelos de colisão. Equação de Boltzmann, número de Knudsen e regimes de escoamento. Microfluídica. Equações de transporte, números adimensionais, soluções particulares. Mistura e separação. Fenómenos específicos da microescala. Transferência de calor. Correlações para convecção em líquidos. Convecção em gases, camada de Knudsen, escorregamento e salto de temperatura, modelos. Escoamentos de biofluidos e aplicação a órgãos artificiais. Plataformas microfluídicas, microfabrico, métodos experimentais. Nanofluídica. Equações regentes, dinâmica molecular e resultados experimentais. Escoamentos em membranas nanoporosas e nanotubos de carbono. Aplicação à administração de drogas e detecção de toxinas e patogéneos. Nanofluidos. Aplicação a fenómenos de transporte.
Metodologia de avaliação
Componente contínua (peso de 70% na nota final): 1 trabalho individual, monografia ou código computacional sobre parte específica da matéria, a realizar durante o período lectivo com apresentação oral e discussão no final do período lectivo. Exame: 1 exame (peso de 30% na nota final) sobre toda a matéria a realizar na época de exames.
Componente de Competências Transversais
Pensamento crítico e inovador (criatividade, poder de síntese, articulação abstracta de conceitos e pensamento estratégico na escolha de uma temática para a monografia e sua finalização, ou para desenvolver código computacional) - 40%. Competências Interpessoais (apresentação oral da monografia ou do trabalho computacional desenvolvido) - 10%. Competências Intrapessoais (autodisciplina e entusiasmo de estudo para exame) - 30%. Literacia da Informação e dos media (consulta crítica de bibliografia científica da especialidade para monografia ou trabalho computacional) - 20%.
Componente Laboratorial
Não se aplica.
Componente de Programação e Computação
Não se aplica.
Princípios Éticos
Todos os membros do grupo são responsáveis pelo trabalho do grupo. Em qualquer avaliação, todo o aluno deve divulgar honestamente qualquer ajuda recebida e fontes usadas. Numa Avaliação oral, todo aluno deverá ser capaz de apresentar e responder a perguntas sobre toda a avaliação.