[發明專利]一種基于Fe-PDMS復合材料的油液磨粒分離裝置及其制作方法

在審

• 申請號: 202111117231.7
• 申請日: 2021-09-23
• 公開（公告）號: CN113680524A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 王俊生;趙鵬璐;趙凱
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: B03C1/033
• 分類號: B03C1/033;B29C39/10;B29C39/26;B29C69/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

本發明提供一種基于Fe?PDMS復合材料的油液磨粒分離裝置及其制作方法。裝置，包括：玻璃基底、PDMS層、微通道、永磁體、Fe?PDMS涂層。Fe?PDMS復合材料保留了鐵的鐵磁性同時又具有PDMS的良好粘性與可塑性，可較容易的以小尺寸設置于微通道一側，在永磁體的磁化下可在微通道內形成可觀的磁場梯度。Fe?PDMS涂層可在刮涂時選擇不同凹狀模具以形成不同結構，且外部永磁體與微通道的距離可調，可以靈活選擇分離出油液中的磁性磨粒與非磁性磨粒，大尺寸磁性磨粒與小尺寸磁性磨粒。本發明通過一種新的復合材料Fe?PDMS在微通道中產生磁場梯度，實現油液中不同大小、或磁性不同的磨粒的有效分離。該油液磨粒分離裝置制作簡單，效果明顯，為后續油液中磨粒的計數與檢測創造了有利條件。

技術領域

本發明涉及微顆粒分離技術領域，具體而言，尤其涉及一種基于Fe-PDMS復合材料的油液磨粒分離裝置及其制作方法。

背景技術

近年來，潤滑油的檢測在運輸和制造業中變得越來越重要。使用超過有效壽命的潤滑油將導致設備故障頻發，而頻繁的換油又會帶來極高的運營成本，很多企業需要在降低成本與減少設備故障率之間找到一個理想的閾值，這也使得潤滑油的檢測技術得到了的廣泛關注。其中設備磨損引起的金屬磨粒堆積是設備故障的主要原因。

而近年來高速發展的微流控芯片技術為潤滑油的分析和處理提供了新的平臺。該技術將一些實驗室的需求集中在一個微小的平臺上，具有小型化、集成度高、樣品消耗少、反應時間迅速等優點。其中，常見的微顆粒操縱方法包括：光學、磁、熱、化學、聲學和電學等方法。其中，具有低成本、易于實現以及磁場的非水解等特點的磁泳，非常適用于磁性和非磁性金屬磨粒的分離。

磁泳是指某種顆粒在磁場中“泳動”的現象。磁泳力的大小與顆粒的粒徑尺寸成正比，磁泳力的方向由顆粒與周圍介質磁化率的差異決定。當顆粒的磁化率高于周圍介質的磁化率，在正磁泳力的作用下，顆粒會向磁場梯度較高的區域移動。反之，如果顆粒的磁化率低于周圍介質的磁化率，則會受到負磁泳力，并向磁場梯度較低的區域移動。通過在流體流動的垂直方向上施加磁泳力，不同特性的金屬磨粒發生不同程度的偏轉從而實現金屬磨粒的分離。

發明內容

根據上述提出的技術問題，提供一種基于Fe-PDMS復合材料的油液磨粒分離裝置及其制作方法。本發明通過一種新的復合材料Fe-PDMS在微通道中產生磁場梯度，可實現油液中不同大小、或磁性不同的磨粒的有效分離。該油液磨粒分離裝置制作簡單，效果明顯，為后續油液中磨粒的計數與檢測創造了有利條件。

本發明采用的技術手段如下：

一種基于Fe-PDMS復合材料的油液磨粒分離裝置，包括：

玻璃基底，用于刮涂Fe-PDMS涂層；

PDMS層，與所述玻璃基底貼合形成微通道；

微通道，用于使包含顆粒的流體流過，包括兩個進液口和三個出液口；

永磁體，設置在所述微通道一側，用于產生磁場；

Fe-PDMS涂層，設置在所述微通道與所述永磁體之間。

進一步地，所述PDMS層的一面設置有凹狀流道，設置有凹狀流道的PDMS層與所述玻璃基底貼合形成微通道。

進一步地，所述微通道的側面30微米處設置有用于嵌入所述Fe-PDMS涂層的矩形凹槽。

進一步地，所述Fe-PDMS涂層為凸狀結構，且所述Fe-PDMS涂層為1微米球形鐵顆粒與PDMS按照一定比例混合成的鐵磁性材料。

進一步地，所述矩形凹槽的面積大于所述Fe-PDMS涂層的面積。

進一步地，所述永磁體與所述微通道之間的距離可調。