[实用新型]纳米级流体混合器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种液体混合装置，具体的为一种液体体积为纳米级条件下的纳米级流体混合器。

背景技术

纳米流动系统现在广泛应用于纳米科技及生物科技中，比如微纳机电系统、DNA及蛋白质的分析、芯片实验室、微量化学反应器等。纳米通道的中流体混合在一些应用中是非常重要的影响因素，比如化学反应器重两种试剂的均匀混合。当雷诺数很低时，压力驱动的流动在简单通道中呈现为层流，此时流体的混合完全依赖于自然扩散。在纳米通道中，自然扩散的混合过程异常缓慢， Peclet数（Pe=Vl/D，式中V为流动速度，l为流道截面的特征长度，D为扩算率）巨大，此时扩散所需要的距离Δy~ U*(l²/D)=Pe*l，Δy随Pe的增大成正比增大。在纳米通道中，Δy会达到cm量级，与纳米通道相比，此值巨大。

鉴于此，本实用新型旨在探索一种纳米级流体混合器，该纳米级流体混合方法能够有效加快液体在纳米级微观条件下的混合速率，提高混合效率。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提出一种纳米级流体混合器，该纳米级流体混合器能够有效加快液体在纳米级微观条件下的混合速率，提高混合效率。

要实现上述技术目的，本实用新型的纳米级流体混合器，包括容器和驱动装置，所述容器内设有混合流道，所述混合流道上设有进液口和出气口，且所述进液口和出气口分别设置在混合流道的上下两侧；所述驱动装置包括用于驱动所述容器做旋转运动或往复运动的驱动机构。

进一步，所述容器包括流道芯片和流道盖片，所述混合流道设置在所述流道芯片的上表面上，所述流道盖片盖装在所述流道芯片的上表面上并密封所述混合流道，所述进液口设置在所述流道盖片上，所述出气口设置在所述流道芯片的下表面上。

进一步，所述混合流道的深度为1-10nm，所述混合流道的容积为0.1nm³-1um³。

进一步，所述混合流道呈环形，所述驱动机构为驱动所述容器做旋转往复运动的电机。

进一步，所述混合流道在径向方向上的宽度为3-98nm，所述混合流道中心的半径为5-100nm。

进一步，所述混合流道呈直线形，所述驱动机构包括电机和用于驱动所述容器做往复运动的连杆机构。

进一步，所述连杆机构包括容器座、与电机同步转动的圆盘、与容器座滑动配合的滑轨和一端铰接在所述容器座上另一端偏心铰接在圆盘上的连杆II，所述滑轨的延伸方向位于所述圆盘的径向方向上。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型的纳米级流体混合器，通过在混合流道的上下两侧分别设置进液口和出气口，可方便在液体注满混合流道后在液体的上下两侧注入气泡，在驱动装置的作用下，驱动容器做转转运动或往复运动，进而使得气泡和液体之间发生相对运动，加快液体混合速率。

需要说明的是：本文所述的纳米级液体是指液体的体积为纳米级，即液体体积为10^-3nm³-1um³。

附图说明

图1为本实用新型纳米级流体混合器第一实施例的容器结构示意图；

如2为图1的A-A截面图；

图3为本实用新型纳米级流体混合器第二实施例的容器结构示意图；

图4为本实施例纳米级流体混合器的连杆机构示意图；

图5为混合流体与混合流道的模拟图；

图6为混合流道壁以Vwall=0.4的速率剪切混合流体运动时各层混合液体的速率分布图；

图7为混合流道壁以Vwall=0.6的速率剪切混合流体运动时各层混合液体的速率分布图；

图8为混合流道壁以Vwall=0.8的速率剪切混合流体运动时各层混合液体的速率分布图；

图9为混合流道壁以Vwall=1.0的速率剪切混合流体运动时各层混合液体的速率分布图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

第一实施例