[发明专利]一种具有粗细交错正弦结构的高效微混合器及其制备方法

权利要求书

1.一种具有粗细交错正弦结构的高效微混合器的制备方法，其特征在于步骤如下：

S1、在镀有氮化硅的单晶硅表面，用金刚石针尖刻划出通道的进出口和所设计的正弦轨迹，刻划载荷以划穿氮化硅为宜；

S2、将步骤S1刻划后的单晶硅浸没在刻蚀液中刻蚀，将刻划的正弦轨迹刻蚀为一定深度的正弦通道；

刻蚀时，选用KOH溶液作为刻蚀液，刻蚀温度为0~100 ^oC，刻蚀时间为30 min~10 h；

S3、将成型的PDMS与步骤S2刻蚀完成带有正弦通道的单晶硅进出口对齐的地方打孔，进行等离子处理；

S4、将步骤S3中经过等离子处理后的单晶硅表面的进出口与PDMS的进出口对齐，进行封装成微混合器。

2.根据权利要求1所述的具有粗细交错正弦结构的高效微混合器的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述单晶硅表面镀的氮化硅厚度为2 nm-500 nm。

3.根据权利要求1所述的具有粗细交错正弦结构的高效微混合器的制备方法，其特征在于：步骤S1中刻划有n条划痕，n条划痕经过步骤S2的刻蚀后形成正弦轨迹。

4.根据权利要求3所述的具有粗细交错正弦结构的高效微混合器的制备方法，其特征在于：正弦轨迹的曲线方程为y=Asin(ωx+φ)，其中相邻两条划痕间的相位差为∆Ф，相邻两条划痕的宽度为∆W，刻蚀后正弦通道的相位差累计为Ф = ∆Ф × (n-1)，正弦通道的总宽度为W = ∆W × (n-1)；正弦通道的宽度由相邻划痕间距和划痕总数决定；其中，n为形成正弦通道的划痕总条数；∆Ф问相邻划痕间的相位差，即左右平移的距离；Ф为顶端划痕和底端划痕间的相位差，也是刻蚀后两条通道壁的相位差；∆W为相邻划痕间的宽度，即上下平移的距离；W为顶端划痕和底端划痕间的宽度，即刻蚀后通道的宽度。

5.根据权利要求1-4任意一项所述制备方法制得到的具有粗细交错正弦结构的高效微混合器，其特征在于：所述微混合器具有开口宽度不一的微通道，所述微通道整体呈正弦结构状，所述微通道整体的上开口大于底部宽度，所述微通道的纵向截面在不同区域，分别包括v型截面和上大下小的梯形截面；

根据设计要求，微通道的纵向截面由v型截面和上大下小的梯形截面根据正弦曲线周期性交替渐变，且微通道的深度也根据正弦曲线周期性交替渐变，从而形成粗细交错正弦结构的微通道。

6.根据权利要求5所述的一种具有粗细交错正弦结构的高效微混合器，其特征在于：所述微通道的纵向截面呈v型截面的区域，为微通道的狭窄通道区域，微通道的上开口宽度的最窄部分处于该狭窄通道区域。

7.根据权利要求5所述的一种具有粗细交错正弦结构的高效微混合器，其特征在于：所述微通道的纵向截面呈上大下小的梯形截面的区域，为微通道的宽敞通道区域，微通道的上开口宽度的最宽部分处于该宽敞通道区域。

8.根据权利要求5所述的一种具有粗细交错正弦结构的高效微混合器，其特征在于：以正弦结构状的波峰的或者波谷为中心，所述微通道的上开口宽度的最窄部分与微通道的上开口宽度的最宽部分分别位于中心两侧。