[發明專利]利用微流體芯片的特定尺寸陶瓷微顆粒、其制備裝置、制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110013700.4
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112829038B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 滿佳;周晨晨;武敏;夏荷;于海博;滿錄明;祁斌;李劍峰
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B28B1/00
• 分類號: B28B1/00;B28B3/20;B28B11/24;B01J2/00;B01J2/20;C04B35/10;C04B35/634
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發明公開了一種利用微流體芯片的特定尺寸陶瓷微顆粒、其制備裝置、制備方法和應用，制備裝置，包括：呈“十”字交叉連通設置的第一通道和第二通道，形成交叉成型區，交叉處的上方設置有光固化光源，第一通道的軸線偏向第二通道的軸線的上側設置；第一銅環，設置于第一通道的出口端；第二銅環，設置于第二通道的出口端；第一銅環和第二銅環分別用于與加熱裝置連接。本發明基于微流體芯片反應器制備得到的陶瓷微顆粒生坯具有確定三維尺寸的非球形形態，其尺寸由“十”字交叉的兩個通道截面尺寸所決定，通過制備不同截面尺寸和形狀的PDMS微通道可以實現不同三維尺寸微顆粒的制備。

技術領域

本發明屬于陶瓷微顆粒制備技術領域，具體涉及一種利用微流體芯片的特定尺寸陶瓷微顆粒、其制備裝置、制備方法和應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

陶瓷材料近年來成為工業領域中多種金屬或合金的替代品，其具有較好的耐高溫、耐磨損、耐化學腐蝕性能及優良的機械性能。陶瓷微顆粒不僅具有陶瓷材料的一般性能，還順應了零部件使用生境小型化、精密化的發展趨勢。隨著在研磨劑、傳感器、電磁組件、生物制藥、核燃料元件以及微機電系統微組件等應用中的開發，陶瓷微顆粒向人們展示著其前所未有的發展前景。影響陶瓷微顆粒性能的因素有很多，尺寸和形狀是其中重要的因素。現階段制備特定尺寸非球形陶瓷微顆粒的方法有諸如凝膠注模、粉末微注射成型、微擠出成型等傳統的方法，這些方法對模具依賴性大，微顆粒形貌和尺寸可調性差；還有的現有技術中采用微立體光刻成型方法制備陶瓷微管，生產效率低。基于微流體的流體光刻成型，可以制備多樣化尺寸和形貌的微顆粒，但是其材料僅限于透明特性的，對于不透明材料的制備依然存在較大問題。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明提供一種利用微流體芯片的特定尺寸陶瓷微顆粒、其制備裝置、制備方法和應用。

為解決以上技術問題，本發明的以下一個或多個實施例提供了如下技術方案：

第一方面，本發明提供一種利用微流體芯片的特定尺寸陶瓷微顆粒的制備裝置，包括：

呈“十”字交叉連通設置的第一通道和第二通道，形成交叉成型區，交叉處的上方設置有光固化光源，第一通道的軸線偏向第二通道的軸線的上側設置；

第一銅環，設置于第一通道的出口端；

第二銅環，設置于第二通道的出口端；

第一銅環和第二銅環分別用于與加熱裝置連接。

第二方面，本發明提供一種利用微流體芯片的特定尺寸陶瓷微顆粒的制備方法，包括如下步驟：

向第一通道內注入光固化相流體，并充滿交叉成型區；

向第二通道內注入熱固化相流體，使其保持第二通道的截面形狀流經交叉成型區，將交叉成型區內的部分光固化流體擠入第二通道的下游；

向交叉成型區照射矩形的紫外光斑，光固化相流體發生聚合反應后固化，形成倒“凹”字形的微顆粒將熱固化相包裹；

繼續向第一通道內注入光固化相流體，將光固化后的顆粒推出，重復以上步驟；

光固化后的顆粒被推至第一通道的出口端時，經過第一銅環的加熱，顆粒中的熱固化相固化，形成復合微顆粒。

第三方面，本發明提供一種利用微流體芯片的特定尺寸陶瓷微顆粒，由所述制備方法制備而成。

第四方面，本發明提供所述特定尺寸陶瓷微顆粒在微型機器人、生物材料、或微機電系統領域中的應用。

與現有技術相比，本發明的以上一個或多個技術方案取得了以下有益效果：