[發明專利]基于隨機旋轉顆粒的增強型無源微混合器及其制作方法

有效

• 申請號: 202110403412.X
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113083107B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 王俊堯;李云鵬;劉歡;王浩翔;滕健彬;楊榮興;孫茂程;張藝瀠;朱忠祺
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: B01F33/30
• 分類號: B01F33/30;B29C64/10;B29C64/30;B33Y10/00;B33Y40/20
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所(普通合伙) 22206
• 代理人: 李曉莉

本發明公開了基于隨機旋轉顆粒的增強型無源微混合器及其制作方法，微混合器主要包括入口、出口、混合腔室、正方體顆粒；主要根據正方體顆粒在混合腔室內隨機運動來增強微混合器的混合性能。其制作方法包括如下步驟：使用高精度3D打印機打印出初始溝道模具和澆注模具；在初始溝道模具上加工凹槽；澆注凹槽并且密封；使用PDMS澆注帶有溝道模具的微混合器，烘干固化；對帶有溝道模具的PDMS打孔，并將其放入檸檬烯中充分浸泡。該方法的加工無需在PDMS的表面進行光刻等工藝，簡化了加工過程，避免了傳統工藝制造復雜程度高的問題，同時在混合腔室內部能夠一體化加工出微尺寸顆粒。綜上所述該微混合器具有制造工藝簡單、成本的特點適用于大規模生產。

技術領域

本發明涉及基于隨機旋轉顆粒的增強型無源微混合器及其制作方法。

背景技術

微混合器是一種能夠快速混合和快速分析等功能的微器件，處于微流控芯片各功能模塊的前段，是研究人員所關注的重點之一。由于混合器中的流體是在微尺度下實現的混合，層流擴散是其混合的主要形式，因此微流體的混合十分困難。常用的微混合器類型一主動式和被動式兩種，主動式微混合器在工作的時候需要施加額外動力，具有良好的混合性能，但是不易于集成帶微流控器件中。被動式微混合器無需外部條件，易于集成到微器件中，但由于其特性，普遍混合性能沒有主動式微混合器高，并且傳統的微混合器加工方法大部分過于復雜。本發明提出了一種帶有隨機運動顆粒的被動式微混合器及其制備方法，混合性能好，加工方法簡便，快捷。

發明內容

為解決被動式微混合器存在的問題,本發明提供了基于隨機旋轉顆粒的增強型無源微混合器及其制作方法。

本發明采用如下技術方案

基于隨機旋轉顆粒的增強型無源微混合器及其制作方法，其特征在于：微混合器包括兩個入口、兩個入口溝道、一個出口、一個出口溝道、混合腔室、混合腔室內部有兩個正方體顆粒。

其中，入口和出口的直徑為2mm；入口溝道和出口溝道的尺寸為0.5×0.5×10mm；混合腔室的尺寸為5×5×3mm；顆粒的尺寸為1.5×1.5×1.5mm，個數為2。

基于隨機旋轉顆粒的增強型無源微混合器及其制作方法：

第一步：通過3D打印機分別打印出澆注模具、初始溝道模具以及混合腔室端蓋模具，其中澆注模具和端蓋模具的材料為抗沖擊聚苯乙烯樹脂。

第二步：使用數控雕刻機在初始溝道模具的混合腔位置銑削四個凹槽形成最終的溝道模具。

第三步：將PDMS對溝道模具上處在對角位置的凹槽進行澆注，進行烘干固化。

第四步：使用混合腔室端蓋模具對溝道模具的混合腔室位置進行封裝。

第五步：在澆注模具底部平鋪一層厚度約為2mm的PDMS，進行烘干固化。

第六步：將溝道模具放入已經帶有一層固化PDMS的澆注模具，并進行加熱固化處理，條件同上。

第七步：將已固化的帶有溝道模具的PDMS從澆注模具中取出，使用打凹槽器在入口通道和出口通道的頂端打凹槽，其中凹槽的直徑為2mm的。

第八步：將帶有入口和出口的PDMS放入檸檬烯溶液內部充分浸泡12小時，形成帶有2個正方體顆粒的微混合器。

優選地，每次烘干固化處理分為兩步：

第一步：在真空箱內抽真空處理20min。

第二步：在80℃的條件下加熱二十分鐘。

優選地，澆注模具的尺寸為30×10×8mm；溝道模具上的凹槽的尺寸為 1.5×1.5×1.5mm；

優選地，溝道模具上的四個凹槽，其中一個對角上的兩個凹槽為顆粒澆注位置；另一個對角上的兩個凹槽為端蓋模具固定凹槽。