مدل سازی نیروی بحرانی منیپولیشن سه بعدی با استفاده از روش طراحی آزمایش ها

در این پژوهش، مدل سازی نیروی بحرانی منیپولیشن ذرات در فضای سه بعدی با استفاده از روش طراحی آزمایش ها موردبررسی قرار گرفته است. هدف اصلی، تحلیل تاثیر عوامل هندسی و کنترلی بر نیروی بحرانی لازم جهت منیپولیشن ذره با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) بود. پنج پارامتر کلیدی شامل شعاع ذره، ضخامت تیرک، طول تیرک، عرض تیرک و ارتفاع سوزن به عنوان متغیرهای ورودی انتخاب شدند و نیروهای بحرانی در راستاهای X و Y به عنوان پاسخ های خروجی مورد مدل سازی و تحلیل قرار گرفتند. با اجرای ۲۷ آزمایش طراحی شده و تحلیل آماری نتایج حاصل از مدل رگرسیونی استخراج شده، مشخص شد که پارامترهای ضخامت تیرک و شعاع ذره بیشترین تاثیر را در افزایش نیروی بحرانی منیپولیشن دارند، درحالی که افزایش طول تیرک و ارتفاع سوزن منجر به کاهش این نیرو می شود. بررسی نمودارهای سه بعدی نشان داد که تاثیر متقابل پارامترها بر نیروی بحرانی قابل توجه بوده و عملکرد نهایی منیپولیشن به ترکیب مناسب ویژگی های هندسی و فیزیکی وابسته است. همچنین، تحلیل باقیمانده ها، توزیع نرمال خطا و دقت بالای مدل (R² > ۹۹%) را تایید کرد. نتایج این تحقیق می تواند به عنوان مبنایی برای طراحی و توسعه بهینه ابزارهای منیپولیشن مورداستفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

نانومنیپولیشن سه بعدی ، نیروی بحرانی ، طراحی آزمایش ، مدل رگرسیون ، پارامترهای هندسی