[发明专利]制备组合材料芯片的方法及所使用的电磁喷射系统

说明书

技术领域

本发明涉及制备组合材料芯片的方法及所使用的电磁喷射系统，主要是通过喷射前将可溶物溶液或难溶物悬浮液混合和喷射的方法，属于组合筛选新材料时制备材料样品库的并行合成装置及使用方法。

背景技术

组合方法是一种高效筛选新材料的方法。采用组合方法，可在一块基片上同时合成出大量不同组分的材料样品，构成一个庞大而密集的材料样品阵列，即材料芯片(又称材料样品库)。这种同时合成大量材料样品的方法称为并行合成。

现有的并行合成方法主要可分为薄膜沉积法和液相法两大类。其中液相法主要是通过移液技术将不同的溶液按设定的比例注入不同的微反应器中，合成不同材料。目前比较成功的是液滴喷射技术。

而，液滴喷射技术分为压电式驱动喷射，热泡式驱动喷射和电磁式驱动喷射。压电式喷射采用陶瓷多晶压电片在喷头产生压力从而将液体喷出。热泡式喷射是指通过加热液体利用液体瞬时沸腾生成的气泡破裂后产生的压力将液体喷出。将这两种技术用于材料芯片的并行合成，是通过将不同的液体依设定的比例喷入不同的微反应器中混合再通过后处理获得不同的材料。如中国专利CN1603011和CN2759615报道了用于制备组合材料样品库的难溶物悬浮液喷射方法和装置，即采用压电陶瓷产生的压力驱动液体从喷头喷出，利用压电式或者热泡式技术方案制作的溶液喷射系统操作方便简单，但是对于粘度较大的难溶物悬浮液，一方面压电式或热泡式产生的驱动力不足，难于有效喷出或者喷出的量有一定的随机性难于精确控制；另一方面，这两种方式采用的是喷射后混合，因此粘度较大的难溶物悬浮液在微反应器中不易混合均匀容易产生成分偏析。对比以上两种技术方案，电磁式喷射则是通过外界对液体提供驱动力如气体压力通过电磁阀控制供液管路和控制喷头的开闭达到混合及喷射的目的。不同组分的液体量以及喷头喷射的量可以通过电磁阀不同的开闭时间和调节不同的液体驱动力控制。从原理上来说电磁驱动的液体喷射系统可以将不同的液体在喷射前混合后再喷出，不同的液体设定的不同比例可以通过控制电磁阀不同的开闭时间实现，这样的模式既可以保证溶液或难溶物悬浮液的充分混合又能通过调节驱动力达到喷射的目的。这就引导出本发明的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备组合材料芯片的方法及电磁喷射系统。

本发明区别于以往的利用溶液喷射技术进行材料芯片制备的方法，最大的改进在于将喷射后在基板上微反应器中混合的模式变为喷射前在溶液管路中混合然后喷射的模式。喷射后混合的模式，通常需采用搅拌，超声，摇晃等手段促进液体在微反应器中的混合，显而易见，对于流动性好的溶液，这些手段能较好的促进混合，但是对于较为粘稠且流动性差的难溶物悬浮液，这些方法就不能使液体充分的混合均匀，而热处理后又容易产生成分偏析。因此在设计的管路中为使混合粘稠流动性差的难溶物悬浮液充分混合均匀，从而根本上克服喷射后在混合时易产生的成分偏析的问题。本发明的另一个改进在于将压电式的喷头驱动模式改变为气压电磁式的驱动模式。压电驱动模式的喷射系统优点在于结构简单，维护方便，但是对于粘度较大的难溶物悬浮液，一方面压电式产生的驱动力不足，难于有效喷出，同时喷出的量有一定的随机性难于精确控制；另一方面，增加压电驱动力需要更高的电压，这样势必会提高使用者的安全风险，同时，压电喷头的驱动力在制作时已固定，不能针对不同的液体进行灵活的调节，这样势必会限制其发挥。与之相比，气压电磁式是一种利用外界对液体提供的驱动力如气体压力通过电磁阀控制供液管路和控制喷头的开闭达到混合及喷射的目的。不同组分的液体量以及喷头喷射的量可以通过电磁阀不同的开闭时间和调节不同的液体驱动力控制。从原理上来说气压驱动的电磁式液体喷射系统的动力来源于外界气体压力，这样可以安全而方便的进行压力调节，使得针对不同的液体可以方便地选择匹配的驱动力进行喷射，同时可以将不同的液体在喷射前混合后再喷出，，不同的液体设定的不同比例可以通过控制电磁阀不同的开闭时间实现，这点如上所述区别于以往的液体喷射系统，因此气压电磁式的模式既可以保证溶液或难溶物悬浮液的充分混合又能通过调节驱动力达到控制喷射的目的。显然这样的选择也有一定的缺点即结构及维护较为复杂。

本发明所述的可溶物溶液为所有的可溶物溶液，可溶物是针对特定溶剂的单质或化合物。