[發明專利]玻璃球面超聲聚焦空化增強微反應器及制備方法

無效

• 申請號: 201210589063.6
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103007859A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 尚金堂;徐佳峰;鄒羽
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B01J19/10
• 分類號: B01J19/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

1.一種玻璃球面超聲聚焦空化增強微反應器，其特征在于帶有微流道槽（11）、淺槽及微凹點（12）的襯底（1）和對應于微流道槽和淺槽形成玻璃微流道腔（21）和球形玻璃微腔（22）結構的玻璃圓片（2）組合成的系統，該系統包括微反應腔（3）、微氣室（4）、微流道（5）、超聲激勵源（6）、流體入口及出口(7)，結構中利用超聲波聚焦于微氣室，實現空化增強效果。

2.根據權利要求1所述的玻璃球面超聲聚焦空化增強微反應器，其特征在于所述的玻璃為硼硅玻璃，襯底為硅或者石英或者因瓦合金或者科瓦合金中的一種。

3.根據權利要求1所述的玻璃球面超聲聚焦空化增強微反應器，其特征在于所述的微氣室由微凹點內壁和空氣-液體界面封閉形成，該界面的中心與球形玻璃反應腔的球心基本重合

根據權利要求1所述的玻璃球面超聲聚焦空化增強微反應器，其特征在于所述的微凹點可以是單個微凹點或者多個微凹點形成的微凹點陣列。

4.根據權利要求1所述的玻璃球面超聲聚焦空化增強微反應器，其特征在于所述的超聲激勵源可以為柔性壓電材料制成的超聲換能器耦合在球腔表面，也可以是集成在球型玻璃微腔表面的迂回型金屬條。

5.根據權利要求1所述的玻璃球面超聲聚焦空化增強微反應器，其特征在于所述的微凹點的幾何形狀為圓柱體或者錐體或者長方體，其最大寬度和深度范圍為0.1?-100μm。

6.根據權利要求1所述的玻璃球面超聲聚焦空化增強微反應器，其特征在于球形玻璃微腔的半徑大小為1mm-20mm。

7.一種根據權利要求1所述的玻璃球面超聲聚焦空化增強微反應器的制備方法，其特征在于包括如下步驟：首先，在硅襯底上刻蝕微流道槽，小淺槽(131)，大淺槽(132)及微凹點；在小淺槽內加入碳酸氫鈣溶液，再蒸發、加熱，最后獲得碳酸鈣高溫釋氣劑(8)；然后將上述刻蝕有微流道槽、淺槽及微凹點的硅襯底與硼硅玻璃圓片進行陽極鍵合，形成密封腔體；然后在上述鍵合好的硼硅玻璃圓片一側表面相應位置上濺射金屬條圖形；此時，將上述鍵合好的圓片加熱至硼硅玻璃軟化點溫度，高溫釋氣劑放出氣體產生的正壓力使得對應于小淺槽的玻璃形成小微腔(221)，同時氣體通過微流道槽形成玻璃微流道腔，而對應于大淺槽的玻璃在氣體作用下形成了表面帶有金屬條圖形的球形玻璃微腔；冷卻后在小微腔處打孔，形成流體入口及出口，8.?然后，翻轉圓片，使襯底在上，玻璃圓片一面朝下，在入口充入液體直到出口處有液體流出，關閉入口和出口，翻轉圓片，襯底上微凹點位置形成氣體-液體界面，從而形成了微氣室。

8.將系統置于磁場中，給金屬條加特定頻率的交變電流，金屬條上的洛倫茲力驅動整個球形微腔發生諧振，產生的超聲波通過球形玻璃反應腔中的液體傳輸并聚焦，超聲波聚焦到微氣室。

9.根據權利要求8所述的玻璃球面超聲聚焦空化增強微反應器，其特征在于重復第二步所述步驟2-50次，直至碳酸鈣的量符合成型的要求。

10.根據權利要求1所述的玻璃球面超聲聚焦空化增強微反應器，其特征在于采用點膠技術對小淺槽定量注入溶液。

11.根據權利要求8所述的玻璃球面超聲聚焦空化增強微反應器的制備方法，其特征在于所述的刻蝕微流道槽，小淺槽、大淺槽的刻蝕方法為濕法腐蝕，刻蝕微凹點的方法為干法刻蝕。

12.根據權利要求8所述的玻璃球面超聲聚焦空化增強微反應器的制備方法，其特征在于所述的微凹點可以是單個微凹點或者多個微凹點形成的微凹點陣列。

13.根據權利要求8所述的玻璃球面超聲聚焦空化增強微反應器的制備方法，其特征在于流體入口和出口的打孔方法為激光打孔，形成孔的直徑大小為0.1mm-3mm。

14.根據權利要求8所述的玻璃球面超聲聚焦空化增強微反應器的制備方法，其特征在于所述的微凹點的幾何形狀為圓柱體或者錐體或者長方體，其尺寸范圍為0.1?-100μm。

15.根據權利要求8所述的玻璃球面超聲聚焦空化增強微反應器的制備方法，其特征在于球形玻璃反應腔的半徑大小為1-20mm。

16.根據權利要求8所述的玻璃球面超聲聚焦空化增強微反應器的制備方法，其特征在于微氣室中所填充的氣體是空氣，球形玻璃反應腔及微流道中的填充液體是水，液體中可加入酶或細胞，高分子顆粒，或者化學試劑。