[发明专利]基于随机旋转颗粒的增强型无源微混合器及其制作方法

说明书

本发明公开了基于随机旋转颗粒的增强型无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、正方体颗粒；主要根据正方体颗粒在混合腔室内随机运动来增强微混合器的混合性能。其制作方法包括如下步骤：使用高精度3D打印机打印出初始沟道模具和浇注模具；在初始沟道模具上加工凹槽；浇注凹槽并且密封；使用PDMS浇注带有沟道模具的微混合器，烘干固化；对带有沟道模具的PDMS打孔，并将其放入柠檬烯中充分浸泡。该方法的加工无需在PDMS的表面进行光刻等工艺，简化了加工过程，避免了传统工艺制造复杂程度高的问题，同时在混合腔室内部能够一体化加工出微尺寸颗粒。综上所述该微混合器具有制造工艺简单、成本的特点适用于大规模生产。

技术领域

本发明涉及基于随机旋转颗粒的增强型无源微混合器及其制作方法。

背景技术

微混合器是一种能够快速混合和快速分析等功能的微器件，处于微流控芯片各功能模块的前段，是研究人员所关注的重点之一。由于混合器中的流体是在微尺度下实现的混合，层流扩散是其混合的主要形式，因此微流体的混合十分困难。常用的微混合器类型一主动式和被动式两种，主动式微混合器在工作的时候需要施加额外动力，具有良好的混合性能，但是不易于集成带微流控器件中。被动式微混合器无需外部条件，易于集成到微器件中，但由于其特性，普遍混合性能没有主动式微混合器高，并且传统的微混合器加工方法大部分过于复杂。本发明提出了一种带有随机运动颗粒的被动式微混合器及其制备方法，混合性能好，加工方法简便，快捷。

发明内容

为解决被动式微混合器存在的问题,本发明提供了基于随机旋转颗粒的增强型无源微混合器及其制作方法。

本发明采用如下技术方案

基于随机旋转颗粒的增强型无源微混合器及其制作方法，其特征在于：微混合器包括两个入口、两个入口沟道、一个出口、一个出口沟道、混合腔室、混合腔室内部有两个正方体颗粒。

其中，入口和出口的直径为2mm；入口沟道和出口沟道的尺寸为0.5×0.5×10mm；混合腔室的尺寸为5×5×3mm；颗粒的尺寸为1.5×1.5×1.5mm，个数为2。

基于随机旋转颗粒的增强型无源微混合器及其制作方法：

第一步：通过3D打印机分别打印出浇注模具、初始沟道模具以及混合腔室端盖模具，其中浇注模具和端盖模具的材料为抗冲击聚苯乙烯树脂。

第二步：使用数控雕刻机在初始沟道模具的混合腔位置铣削四个凹槽形成最终的沟道模具。

第三步：将PDMS对沟道模具上处在对角位置的凹槽进行浇注，进行烘干固化。

第四步：使用混合腔室端盖模具对沟道模具的混合腔室位置进行封装。

第五步：在浇注模具底部平铺一层厚度约为2mm的PDMS，进行烘干固化。

第六步：将沟道模具放入已经带有一层固化PDMS的浇注模具，并进行加热固化处理，条件同上。

第七步：将已固化的带有沟道模具的PDMS从浇注模具中取出，使用打凹槽器在入口通道和出口通道的顶端打凹槽，其中凹槽的直径为2mm的。

第八步：将带有入口和出口的PDMS放入柠檬烯溶液内部充分浸泡12小时，形成带有2个正方体颗粒的微混合器。

优选地，每次烘干固化处理分为两步：

第一步：在真空箱内抽真空处理20min。

第二步：在80℃的条件下加热二十分钟。

优选地，浇注模具的尺寸为30×10×8mm；沟道模具上的凹槽的尺寸为 1.5×1.5×1.5mm；

优选地，沟道模具上的四个凹槽，其中一个对角上的两个凹槽为颗粒浇注位置；另一个对角上的两个凹槽为端盖模具固定凹槽。