[發明專利]液態金屬微閥裝置以及設有該裝置的微流控系統

有效

• 申請號: 201910018496.8
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109780318B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 桂林;王啟富
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所;中國科學院大學
• 主分類號: F16K99/00
• 分類號: F16K99/00;F04B53/10
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明涉及微流控閥體設備技術領域，尤其涉及一種液態金屬微閥裝置以及設有該裝置的微流控系統。該裝置的主微流道與輔助微流道之間交叉連通，主微流道內流經有流體，輔助微流道內充滿液態金屬；在主微流道與輔助微流道的交叉連通處設有閥體微流道，閥體微流道用于為流經閥體微流道內的流體導向，從而在微流道內部實現單向閥或雙向閥的功能；在輔助微流道內的液態金屬流入并充滿閥體微流道內時，閥體微流道內的液態金屬能將主微流道內的流體阻斷，從而利用具有較大表面張力的低熔點液態金屬阻斷流體流動，以實現閥體的關閉。該裝置及裝有該裝置的微流控系統能在裝置開啟時實現良好的導通性，并能在裝置關閉時有效提高微閥密閉性，減少流體泄露。

技術領域

本發明涉及微流控閥體設備技術領域，尤其涉及一種液態金屬微閥裝置以及設有該裝置的微流控系統。

背景技術

液態金屬在微流控技術領域已經有較為廣泛的應用，如液態金屬電極、電滲泵、加熱器和電磁泵等。但是將液態金屬作為閥應用在微流控領域，目前還沒有相關文獻提及。

當前在微流控技術領域，微閥可分為主動閥和被動閥，被動閥通常只具有單向導通性，即只能控制流體往一個方向流動。主動閥又分為電磁閥、形狀記憶合金閥和氣動閥等，氣動閥由于其簡單的制作工藝，便捷的操控性在微流控領域得到廣泛的應用，但是由于流道結構的限制，導致氣動閥的氣密性差，無法使氣動閥關緊，導致流體從閥體縫隙出泄露。因此，氣動閥的結構仍在在不斷改進和優化中。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是提供了一種液態金屬微閥裝置以及設有該裝置的微流控系統，能在裝置開啟時實現良好的導通性，并能在裝置關閉時有效提高微閥密閉性，減少流體泄露。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種液態金屬微閥裝置，包括主微流道和輔助微流道，所述主微流道與輔助微流道之間交叉連通，所述主微流道內流經有流體，所述輔助微流道內充滿液態金屬，所述主微流道與輔助微流道的交叉連通處設有閥體微流道，所述閥體微流道用于為流經所述閥體微流道內的所述流體導向；在所述輔助微流道內的液態金屬流入并充滿所述閥體微流道內時，所述閥體微流道內的液態金屬能將所述主微流道內的流體阻斷。

進一步的，所述閥體微流道的軸向沿所述流體的流向設置，所述閥體微流道的軸向兩端分別排列有多個支柱，以使兩排所述支柱分別構成所述閥體微流道的兩個軸向端面；每個所述閥體微流道的軸向端面均能使所述流體單向通過，但不能使所述液態金屬通過。

進一步的，兩排所述支柱分別具有預設的傾斜方向，每排所述支柱的傾斜方向沿所述流體的流向設置。

進一步的，兩排所述支柱平行。

進一步的，兩排所述支柱不平行。

進一步的，兩排所述支柱的傾斜方向相反。

進一步的，所述主微流道內的流體壓力小于所述輔助微流道內的液態金屬壓力時，所述輔助微流道內的液態金屬流入并充滿所述閥體微流道內；所述主微流道內的流體壓力大于或等于所述輔助微流道內的液態金屬壓力時，所述主微流道內的流體流經所述閥體微流道。

進一步的，在所述液態金屬充滿所述閥體微流道內時，通過降溫使所述液態金屬在所述閥體微流道內凝固。

進一步的，所述液態金屬為低熔點金屬，所述低熔點金屬包括液態汞、液態的鎵金屬單質、液態的鎵基合金、或液態的鉍基合金。

本發明還提供了一種微流控系統，包括如上所述的液態金屬微閥裝置。

(三)有益效果