[发明专利]基于形状记忆聚合物的流体混合器

说明书

技术领域

本发明涉及一种流体混合器，具体是一种基于形状记忆聚合物的流体混合器。

背景技术

目前流体混合器领域的研究焦点主要集中于微型流体混合器。微流体混合器的独特之处在于：体积小，能耗低，反应物消耗低，分析时间短，效率高，主要用于生物及化学反应前各种液态试剂的充分混合，在化学分析、生物及化学传感、分子分离、核酸排序及分析、环境监测等领域有着广泛的应用前景。例如，微全分析系统具备独特的优越性，如较短的响应时间、较少的试剂和试样消耗量、易于小型化和自动化、效率高等。而微混合器正是一种可以实现上述优越性的微器件，但是目前被研究开发出的此类微混合器较少。

现已研究开发的微混合器大概可以分为两类：主动混合器与被动混合器。被动混合器主要是利用分割与再结合的层压原理，例如利用通道结构制造混乱层流等方法。这一类混合器由于不需要外部能源来加速混合，因此便于集成，可靠性也更高，但要取得较好的混合效果往往需要较复杂的通道结构，所以一般混合效果很难达到最佳。主动混合器利用声、电、磁等外部能量对微通道内的流体进行扰动进而加速混合，混合效果一般比较突出，而且溶液混合时间较短，混合距离短，可选择性更大，适于雷诺数较低的溶液。但现有的主动微混合器不易集成，成本较高，制作也相对困难，对于材质的要求也相对于被动混合器更加严格，而且某些特殊情况下需要被混合的流体具有一定的性质，这些局限性给其应用带来一定的困难。因此，开发一种新型的主动微流体混合器已成为当前混合器领域极为迫切的需要。

发明内容

为了解决现有微混合器存在的问题，本发明利用热致形状记忆聚合物材料自身的传感和驱动功能，提供一种结构简单的基于形状记忆聚合物的流体混合器，通过温度来控制不同流体相互混合。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

基于形状记忆聚合物的流体混合器，其特征在于，所述流体混合器以形状记忆聚合物为基体，所述基体表面具有至少两个储液区、至少一个混液区、至少两个第一通道区，所述第一通道区连接在所述储液区与混液区之间，所述储液区为预变形前为平面、预变形后为凹陷形状、形状可恢复的预变形区域。

进一步地，基于形状记忆聚合物的流体混合器还包括所述形状可恢复的预变形区域连接有能够为所述基体恢复形状提供驱动的驱动装置，所述驱动装置为加热装置、电源、磁场发生装置、光源驱动装置中的一种或多种。

进一步地，所述形状记忆聚合物材料为纯聚合物或者聚合物基复合材料。

进一步地，所述混液区和第一通道区是永久的凹陷形状。

进一步地，所述混液区和/或第一通道区是预变形前为凹陷形状、预变形后为平面的形状可恢复的预变形区域。

进一步地，所述混液区是预变形前为平面、预变形后为凹陷形状的形状可恢复的预变形区域。

进一步地，所有形状可恢复的预变形区域的形状恢复的驱动条件相同。

进一步地，所述混液区与储液区的形状恢复的驱动条件不同。

进一步地，多个所述储液区的形状恢复的驱动条件不同。

进一步地，所述混液区与部分储液区的形状恢复的驱动条件相同或者所述混液区与所有储液区的形状恢复的驱动条件不同。

进一步地，所述储液区与基体边缘之间和/或者混液区与基体边缘之间也设置有第二通道区，所述第二通道区是预变形前为凹陷形状、预变形后为平面的形状可恢复的预变形区域，所述混液区和/或第二通道区是预变形前为平面、预变形后为凹陷形状的预变形区域，所述第二通道区与混液区的形状恢复的驱动条件不同。

进一步地，所述混液区的容积大于所有储液区的容积之和。

聚合物具有显著的形状记忆效应，能够感知环境的变化，并以形貌变化(恢复初始状态)的方式做出响应。目前，形状记忆聚合物的驱动方式有多种，例如热、电、磁、溶液或者光驱动等。其中，热驱动是聚合物形状记忆效应最为普遍的一种驱动方式，其原理是利用形状记忆聚合物对于温度的敏感特性来诱发形状恢复。