PROCESSI DI MESCOLAMENTO E SEPARAZIONE ALLA MICRO-NANO SCALA

Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire le basi teoriche e le tecniche computazionali utili alla progettazione di processi di mescolamento e reazione e di processi separazione di soluti e colloidi condotti in dispositivi microfluidici e nanofluidici. Gli strumenti teorici comprendono la teoria dei flussi di Stokes, l’approccio dei sistemi dinamici al trasporto di materia in campi di moto laminari con particolare riguardo alla teoria del caos deterministico, la teoria di macrotrasporto in mezzi periodici per la determinazione dei coefficienti efficaci di trasporto di materia in soluzioni e sospensioni diluite. Questi strumenti concettuali vengono utilizzati per la progettazione ottima di dispositivi per l’identificazione di specifici target analitici e la produzione su piccola scala di prodotti ad alto valore aggiunto tramite soluzione delle equazioni di trasporto con codici di ricerca e software commerciali. Specifica attenzione è rivolta verso applicazioni biomediche e farmaceutiche.

Canale 1
STEFANO CERBELLI Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma
Parte I: Approccio cinematico al trasporto convettivo Richiami su grandezze scalari e vettoriali. Notazione di Einstein Flussi di Stokes in sistemi mono- e multifase Flussi bidimensionali e funzione di corrente Cenni sulla soluzione numerica di flussi di Stokes Trasporto convettivo: advection equation. Deformazione locale e fattore di stretching Introduzione euristica ai flussi caotici deterministici L’approccio dei sistemi dinamici Sistemi conservativi. Teorema delle ricorrenze di Poincaré. Ricorrenza non triviale Ergodicità e mixing. Sezioni di Poincaré. Esponenti di Liapunov. Parte II: Convezione e diffusione L’equazione di convezione e diffusione in sistemi chiusi e sistemi aperti Proprietà asintotiche e indici di mescolamento. Varianza scalare. Proprietà di mescolamento di flussi laminari caotici Parte III: Applicazioni a microreattori Reazioni controllate dal mescolamento Progetto CFD: design di un microreattore continuo a flusso caotico Parte IV: Applicazioni a dispositivi microfluidici per cromatografia liquida Adsorbimento: aspetti fenomenologici e isoterme di equilibrio Dispersione in flussi laminari. Teoria di macrotrasporto di Brenner. Dispersione di Taylor-Aris Cromatografia liquida (LC) e gas-cromatografia (GC). Principio di separazione, efficienza e fattore di risoluzione. Cromatografia idrodinamica (HDC) Modelli di trasporto/adsorbimento di dispositivi cromatografici Progetto CFD: design di un microcanale per HDC
  • Codice insegnamento10610448
  • Anno accademico2025/2026
  • CorsoIngegneria delle Nanotecnologie - Nanotechnology Engineering
  • CurriculumIngegneria delle Nanotecnologie
  • Anno2º anno
  • Semestre1º semestre
  • SSDING-IND/24
  • CFU6