[發明專利]一種氣溶膠顆粒的富集裝置

有效

• 申請號: 202110316700.1
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113109107B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 范亮亮;趙亮;王堯
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;B41J2/14;B29C64/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 房鑫

本發明公開了一種氣溶膠顆粒的富集裝置，包括包括富集噴嘴及外力場發生裝置；外力場發生裝置用于在富集噴嘴中形成外力場分布，外力場分布方向與富集噴嘴的軸線方向平行；氣溶膠顆粒在外力場分布中受到外力場作用，且氣溶膠顆粒受到的外力場作用方向由富集噴嘴的出口端指向富集噴嘴的入口端；本發明利用外力場發生裝置在富集噴嘴中形成外力場分布，能夠顯著增加氣溶膠顆粒的在富集噴嘴中的受力時間，增強氣溶膠顆粒受到的薩夫曼升力作用，使氣溶膠顆粒高效地運動至富集噴嘴的中心軸線上，實現在較短通道長度內氣溶膠顆粒的高效、高精度富集；所述的富集裝置在增材制造3D打印、噴墨打印、生物醫學和環境檢測等領域有著巨大的應用潛力。

技術領域

本發明屬于氣溶膠富集技術領域，特別涉及一種氣溶膠顆粒的富集裝置。

背景技術

氣溶膠顆粒在增材制造(3D打印)、噴墨打印、生物醫學和環境檢測等領域有著廣泛的應用，如基于氣溶膠顆粒的打印技術，可用于制備微納功能結構或印刷電路，氣溶膠顆粒的高精度富集對于提升打印精度和微納結構性能有著重要的意義。

目前，實現氣溶膠顆粒富集的方法主要是通過改變噴嘴結構；如采用氣動透鏡等結構，使氣溶膠顆粒受到指向通道中心的離心力及薩夫曼升力等作用力而實現富集；上述方法結構簡單，但存在富集精度與效率不高，需要的通道長度較長等缺點；究其原因是由噴嘴結構改變而使氣溶膠顆粒受到的薩夫曼升力等側向作用力較弱，無法在較短的通道長度內實現對氣溶膠顆粒的高精度富集。

綜上，鑒于氣溶膠顆粒的重要應用價值和潛力，且現有技術無法實現對氣溶膠顆粒的高精度和高效富集，急需發展新型高效的氣溶膠顆粒高精度富集裝置。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明提供了一種氣溶膠顆粒的富集裝置，以解決現有的富集裝置中氣溶膠顆粒受到的薩夫曼升力等側向作用力較弱，無法在較短的通道長度內實現氣溶膠顆粒的高精度富集的技術問題。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

本發明提供了一種氣溶膠顆粒的富集裝置，包括富集噴嘴及外力場發生裝置；外力場發生裝置用于在富集噴嘴中形成外力場分布，外力場分布方向與富集噴嘴的軸線方向平行；氣溶膠顆粒在外力場分布中受到外力場作用，且氣溶膠顆粒受到的外力場作用方向由富集噴嘴的出口端指向富集噴嘴的入口端。

進一步的，富集噴嘴采用直線漸縮噴嘴，直線漸縮噴嘴的橫截面積從入口端至出口端遞減。

進一步的，外力場發生裝置為磁場發生裝置或電場發生裝置。

進一步的，磁場發生裝置在富集噴嘴中形成磁場分布，氣溶膠顆粒在磁場分布中受到磁場力作用，且磁場力作用方向由富集噴嘴的出口端指向富集噴嘴的入口端；磁場發生裝置采用永久性磁鐵或通電螺旋線圈。

進一步的，永久性磁鐵設置在富集噴嘴的入口端，且與富集噴嘴的軸線對中設置；通電螺旋線圈均勻纏繞在富集噴嘴的外側壁面上。

進一步的，富集噴嘴采用通電螺旋線圈繞制形成。

進一步的，電場發生裝置在富集噴嘴中形成電場分布，氣溶膠顆粒在電場分布中受到電場力作用，且電場力作用方向由富集噴嘴的出口端指向富集噴嘴的入口端。

進一步的，電場分布方向與攜帶正電氣溶膠顆粒的氣流運動方向相反。

進一步的，電場分布方向與攜帶負電氣溶膠顆粒的氣流運動方向相同。

進一步的，氣溶膠顆粒受到的外力場作用小于氣溶膠顆粒受到的氣流拖曳力，氣溶膠顆粒受到的外力場作用和氣溶膠顆粒受到的氣流拖曳力處于相同數量級。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：