[發明專利]一種壓電驅動微混合器及其制作方法和控制方法

無效

• 申請號: 201210175152.6
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN102671572A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 劉國君;楊志剛;劉建芳;王浩;李思明
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B01F13/00
• 分類號: B01F13/00;B01F15/02;F04B49/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種壓電驅動微混合器，其特征在于：由一整體PDMS基板將微流體驅動單元(即：壓電泵)和微混合單元(即：混合流道)集成于一體，單晶片壓電振子及單向閥片同PDMS基板封裝構成壓電泵，玻璃底板同PDMS基板封裝構成混合流道；壓電振子采用不同電壓、頻率、不同波形及相位交錯式驅動電信號予以激勵，實現微流體在微混合流道內高頻脈動錯位式混合。

2.根據權利要求1所述的壓電驅動微混合器，其特征在于：混合器基板是PDMS材料。

3.根據權利要求1所述的壓電驅動微混合器，其特征在于：混合器基板有試劑進口緩沖腔，進口緩沖腔長度長于壓電泵出口管長度。

4.根據權利要求1所述的壓電驅動微混合器，其特征在于：兩組或兩組以上壓電泵平行布置于微混合器輸入端。

5.根據權利要求4所述的壓電驅動微混合器，其特征在于：壓電泵可采用單腔體單壓電振子、單腔體雙壓電振子、至少兩個壓電振子形成的多腔體串并聯等結構。

6.根據權利要求5所述的壓電驅動微混合器，其特征在于：采用懸臂梁式單向閥，閥片結構形似倒“8”字。

7.根據權利要求6所述的壓電驅動微混合器，其特征在于：單向閥采用變剛度布置，入口閥剛度最低，中間閥剛度最高，出口閥剛度居中。

8.一種制作權利要求1所述的壓電驅動微混合器的方法，其特征在于包括以下步驟：

a.選用PMMA，使用精密雕刻機采用CNC技術制作微混合器基板的陽模模具。

b.采用微模鑄工藝，將液態PDMS澆注于陽模模具構造的腔體內，真空脫氣30分鐘后恢復常壓，再加熱至100℃固化60分鐘，常溫冷卻10分鐘，脫模可得微混合器基板。

c.選用硬質薄膜，采用激光切割工藝制作單向閥片。

d.壓電振子電極引線處理。

e.壓電振子同液體接觸面絕緣貼膜處理。

f.將壓電振子、單向閥片同PDMS微混合器基板封裝，制作成壓電泵。

g.將玻璃片同PDMS微混合器基板封裝，制作成微混合流道。

9.一種控制權利要求1所述的壓電驅動微混合器的方法，其特征在于包括以下操作模式：

a.其他控制條件一定情況下，分別改變各組壓電泵工作電壓可實現變容積量微流體混合。

b.壓電泵流量一定情況下，同時改變各組壓電泵工作頻率可提供具有不同混合效果的主動混合模式。

c.其他控制條件一定情況下，微混合器各組壓電泵采用相位交錯式電信號予以激勵，實現微流體高頻脈動錯位式混合。

d.壓電驅動微混合器電信號波形可選用正弦波或矩形波。

e.將壓電泵輸出流量、脈動混合頻率、驅動電信號相位差，三控制參數合理匹配，可實現微流體在微流道內高效湍流式混合。