專(zhuān)利名稱(chēng)：一種氣泡擺動(dòng)式微混合系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于微混合技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氣泡擺動(dòng)式微混合系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，微電子技術(shù)、信息技術(shù)、生物技術(shù)、納米技術(shù)等高科技領(lǐng)域取得 了長(zhǎng)足發(fā)展，這些高新技術(shù)的共同發(fā)展趨勢(shì)之一是設(shè)備和系統(tǒng)的微型化和功能的集成化。 在微加工技術(shù)的不斷推動(dòng)下，設(shè)計(jì)并制造各種功能型微器件、微設(shè)備和微系統(tǒng)已經(jīng)成為可 能。微全分析系統(tǒng)是將微執(zhí)行器、微傳感器、微混合器、微反應(yīng)器、微分離器等部件集成到一 個(gè)幾平方厘米的芯片上，以實(shí)現(xiàn)樣品輸送、預(yù)混合、生化反應(yīng)、分離及檢測(cè)等系統(tǒng)功能，具有 樣品消耗量少、處理速度快、反應(yīng)污染物排放少等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在生命科學(xué)及分析化學(xué)等領(lǐng)域 受到廣泛關(guān)注。其中，微混合器作為微全分析系統(tǒng)的重要部件，用來(lái)實(shí)現(xiàn)不同反應(yīng)物在微尺 度條件下的充分混合。不同反應(yīng)物之間的充分預(yù)混合是各種物理、化學(xué)及生物反應(yīng)的先決條件。在宏觀 尺度下，通常采用機(jī)械攪拌的方式促進(jìn)不同反應(yīng)物之間的混合，或通過(guò)提高運(yùn)動(dòng)流體的雷 諾數(shù)使流動(dòng)處于湍流區(qū)從而增加混合效果，即宏觀尺度下的混合主要通過(guò)增加不同流體之 間的對(duì)流來(lái)實(shí)現(xiàn)。在微小尺度下，通道內(nèi)的流動(dòng)通常為低雷諾數(shù)的層流流動(dòng)，不同流體之間 的混合只能通過(guò)分子擴(kuò)散來(lái)實(shí)現(xiàn)，往往需要較長(zhǎng)的混合時(shí)間和較長(zhǎng)的混合長(zhǎng)度。在微觀尺 度下，各種促進(jìn)微混合方法的共性在于產(chǎn)生垂直于待混合流體界面的擾動(dòng)。目前，已有微混 合器可分為兩類(lèi)，即主動(dòng)式微混合器和被動(dòng)式微混合器。主動(dòng)式微混合器需要在微混合器 內(nèi)部集成運(yùn)動(dòng)部件，具有混合效率高的優(yōu)點(diǎn)，但是其加工工藝復(fù)雜，存在運(yùn)動(dòng)部件導(dǎo)致可靠 性降低；被動(dòng)式微混合器采用具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的通道來(lái)形成混沌流以強(qiáng)化流體混合，混 合效率通常比主動(dòng)式混合器低，同時(shí)復(fù)雜通道結(jié)構(gòu)會(huì)造成流動(dòng)阻力的增大。因此，微尺度下 的流體混合尚未得到很好的解決。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中主動(dòng)式微混合器加工工藝復(fù)雜，存在運(yùn)動(dòng)部件導(dǎo)致可 靠性降低；被動(dòng)式微混合器復(fù)雜通道結(jié)構(gòu)會(huì)造成流動(dòng)阻力的增大且混合效率低的問(wèn)題而提 供一種氣泡擺動(dòng)式微混合系統(tǒng)。一種氣泡擺動(dòng)式微混合系統(tǒng)，其特征在于該氣泡擺動(dòng)式微混合系統(tǒng)包括雙路直 流脈沖電壓系統(tǒng)、供液泵系統(tǒng)、流體輸送管路系統(tǒng)，微混合器主體及連接導(dǎo)線；所述微混合器主體由上層蓋板和下層基底鍵合而成；所述下層基底上加工有主混合微通道、氣體入口、氣體入口微通道、液體a入口、 液體a入口微通道、液體b入口、液體b入口微通道、混合液體流出通道、混合液體流出出 口、氣泡流出通道、氣泡流出出口、漸擴(kuò)噴嘴和柵格過(guò)濾器，氣體入口微通道、液體a入口微 通道和液體b入口微通道匯聚于主混合微通道入口處，用于將氣體、液體a和液體b傳遞至 主混合微通道，在主混合微通道的入口處設(shè)置漸擴(kuò)噴嘴，氣體、液體a和液體b在漸擴(kuò)噴嘴處形成匯聚流，該匯聚流在氣液界面張力和粘性剪切力的共同支配下形成氣泡序列，主混 合微通道出口處分別加工有混合液體流出通道和氣泡流出通道，在混合液體流出通道的入 口處加工有柵格過(guò)濾器，混合液體經(jīng)柵格過(guò)濾器后濾除氣泡，經(jīng)混合液體流出通道后由混 合液體流出出口流出，含氣泡的廢液經(jīng)氣泡流出通道后由氣泡流出出口排出；所述上層蓋板面向下層基底一側(cè)沉積有薄膜電阻微加熱器層，薄膜電阻微加熱器 層分為兩部分，分別為薄膜電阻微加熱器a和薄膜電阻微加熱器b，且在薄膜電阻微加熱器 層與上層蓋板之間沉積有絕緣薄膜，絕緣薄膜用于薄膜電阻微加熱器層與上層蓋板之間的 電絕緣，在薄膜電阻微加熱器a和薄膜電阻微加熱器b上再沉積金屬引線將薄膜電阻微加 熱器a和b的大部分覆蓋，未被金屬引線覆蓋的部分為薄膜電阻微加熱器a和b的有效加 熱區(qū)域，薄膜電阻微加熱器a和薄膜電阻微加熱器b的有效加熱區(qū)域均沿主混合微通道長(zhǎng) 度方向設(shè)置，位于主混合微通道內(nèi)，并且分布于主混合微通道的上方兩側(cè)；所述供液泵系統(tǒng)通過(guò)流體輸送管路向微混合器主體內(nèi)提供氣體及待混合的兩種 液體；所述雙路直流脈沖電壓系統(tǒng)通過(guò)連接導(dǎo)線與微混合器主體上層蓋板上的金屬引 線相連，為微混合器主體上的薄膜電阻微加熱器a和薄膜電阻微加熱器b提供周期性直流 交替脈沖激勵(lì)電壓，從而使混合液體內(nèi)產(chǎn)生沿主混合微通道寬度方向上的周期性反向溫度 梯度，液體向低溫側(cè)移動(dòng)，氣泡向高溫測(cè)移動(dòng)，主混合微通道內(nèi)的周期性反向溫度梯度導(dǎo)致 氣泡序列在該微通道寬度方向上做周期性擺動(dòng)，使液體充分混合。所述上層蓋板的寬度大于所述下層基底的寬度，以便于金屬引線與雙路直流脈沖 電壓系統(tǒng)相連接。所述薄膜電阻微加熱器a和薄膜電阻微加熱器b有效加熱區(qū)域的形狀均為沿主混 合微通道長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)條形。所述薄膜電阻微加熱器a和薄膜電阻微加熱器b有效加熱區(qū)域的寬度均小于主混 合微通道寬度的三分之一。所述上層蓋板、下層基底材質(zhì)為硅、耐熱玻璃、聚二甲基硅氧烷(PDMS)或聚甲基 丙烯酸甲酯(PMMA)。所述絕緣薄膜材質(zhì)為二氧化鈦。所述薄膜電阻微加熱器a和薄膜電阻微加熱器b材質(zhì)為鉬或鋁。所述金屬引線材質(zhì)為金。所述氣體入口微通道、液體a入口微通道、液體b入口微通道、漸擴(kuò)噴嘴、主混合微 通道、混合液體流出通道和氣泡流出通道的截面形狀為矩形或正方形。本實(shí)用新型的工作原理為來(lái)自供液泵系統(tǒng)的氣體、液體a和液體b經(jīng)流體輸送管 路系統(tǒng)進(jìn)入微混合器主體內(nèi)的氣體流入通道、液體a流入通道和液體b流入通道，在主混合 微通道入口的漸擴(kuò)噴嘴處形成匯聚流，該匯聚流在氣液界面張力和粘性剪切力的共同支配 下形成氣泡序列，通過(guò)控制氣體、液體a和液體b的流量可以控制該氣泡序列的尺寸大小及 生成頻率。在液體a和液體b流量相等條件下，生成的氣泡序列位于主混合微通道的中心 (即待混合液體a和液體b的界面處)并跟隨液體a和液體b流動(dòng)。雙路直流脈沖電壓系 統(tǒng)通過(guò)金屬引線在位于主混合微通道上方兩側(cè)的薄膜電阻微加熱器上施加周期性交替直 流脈沖電壓(即當(dāng)在某一側(cè)的薄膜電阻微加熱器上施加電壓時(shí)，另一側(cè)微加熱器上施加的電壓為零)。在該周期性交替直流脈沖電壓的激勵(lì)下，所述主混合微通道上方兩側(cè)的薄膜電 阻微加熱器上產(chǎn)生周期性交替溫升，從而在所述主混合微通道相應(yīng)寬度方向上形成周期性 反向溫度梯度。在所述主混合微通道內(nèi)的氣液界面上，溫度梯度導(dǎo)致界面張力梯度從而引 起氣液界面的Marangoni對(duì)流，即液體向低溫側(cè)移動(dòng)，氣泡向高溫測(cè)移動(dòng)。因此，主混合微 通道內(nèi)的周期性反向溫度梯度將導(dǎo)致氣泡序列在該微通道寬度方向上做周期性擺動(dòng)，其擺 動(dòng)頻率取決于所施加周期性交替直流脈沖電壓的頻率。當(dāng)所施加的激勵(lì)電壓頻率為千赫茲 時(shí)，氣泡在主混合微通道寬度方向(即垂直液體a和液體b界面方向)上的擺動(dòng)頻率亦可 達(dá)千赫茲，從而極大的強(qiáng)化液體a和液體b之間的混合。在所述混合液體流出通道內(nèi)，氣泡 被所述柵格過(guò)濾器阻擋，僅混合液體能通過(guò)，含氣泡的廢液從氣泡流出通道排出。本實(shí)用新型與現(xiàn)有微混合技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)在已有主動(dòng)式微混合器中，往 往通過(guò)在微混合器內(nèi)部集成微壓電晶體或微攪拌裝置等可運(yùn)動(dòng)部件來(lái)強(qiáng)化流體之間的混 合，具有較高的混合效率，但由于采用了運(yùn)動(dòng)部件，不僅導(dǎo)致其加工工藝復(fù)雜，而且使其可 靠性和使用壽命大大降低；在已有被動(dòng)式微混合器中，往往采用具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的通道 使得待混合流體流經(jīng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)通道時(shí)產(chǎn)生混沌流從而強(qiáng)化流體混合。被動(dòng)式微混合器具有 無(wú)需集成運(yùn)動(dòng)部件、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，但其混合效率較主動(dòng)式微混合器低，并且由于采用復(fù) 雜幾何結(jié)構(gòu)通道增大了流動(dòng)的壓降，需要較大的泵送壓力并對(duì)系統(tǒng)密封提出更高要求。本 實(shí)用新型采用匯聚流流過(guò)漸擴(kuò)噴嘴產(chǎn)生氣泡序列，該氣泡序列在主混合微通道內(nèi)高頻脈沖 電壓的激勵(lì)下，產(chǎn)生通道寬度方向的高頻擺動(dòng)，從而極大的強(qiáng)化流體之間的混合。本實(shí)用新 型所提供的微混合器，在沒(méi)有集成運(yùn)動(dòng)部件的條件下，僅通過(guò)外部高頻交替電壓激勵(lì)，實(shí)現(xiàn) 了待混合流體界面的高頻擾動(dòng)。因此，本實(shí)用新型所提供的微混合器既具有主動(dòng)式微混合 器混合效率高的優(yōu)點(diǎn)，又具有被動(dòng)式微混合器無(wú)需集成運(yùn)動(dòng)部件、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，提供了 一種新穎、高效、可靠性高的強(qiáng)化微流體混合的方法、裝置和系統(tǒng)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

圖1為本實(shí)用新型的氣泡擺動(dòng)式微混合系統(tǒng)實(shí)施示意圖；圖2為本實(shí)用新型所述氣泡擺動(dòng)式微混合器主體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為柵格過(guò)濾器局部放大圖；圖4為漸擴(kuò)噴嘴局部放大圖；圖5為絕緣薄膜、薄膜電阻微加熱器及金屬引線電極相對(duì)位置示意圖；圖6為薄膜電阻微加熱器a和b的有效加熱區(qū)域示意圖；附圖標(biāo)記說(shuō)明1、雙路直流脈沖電壓系統(tǒng)，2、供液泵系統(tǒng)，3、流體輸送管路系統(tǒng)， 4、微混合器，5、連接導(dǎo)線，6、氣體入口，7、液體a入口，8、液體b入口，9、混合液體流出出口， 10、氣泡流出出口，41、上層蓋板，411、絕緣薄膜，412、薄膜電阻微加熱器a，413、薄膜電阻微 加熱器b，414、金屬引線，42、下層基底，421、氣體入口微通道，422、液體a入口微通道，423、 液體b入口微通道，424、漸擴(kuò)噴嘴，425、主混合微通道，426、混合液體流出通道，427、氣泡 流出道通，428、柵格過(guò)濾器，4120、薄膜電阻微加熱器a的有效加熱區(qū)域，4130、薄膜電阻微 加熱器b的有效加熱區(qū)域。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明一種氣泡擺動(dòng)式微混合系統(tǒng)，如圖1所示，該氣泡擺動(dòng)式微混合系統(tǒng)包括雙路直 流脈沖電壓系統(tǒng)1、供液泵系統(tǒng)2、流體輸送管路系統(tǒng)3，微混合器主體4及連接導(dǎo)線5 ；所述微混合器主體4由上層蓋板41和下層基底42鍵合而成；如圖2所示；所述下層基底42上加工有主混合微通道425、氣體入口 6、氣體入口微通道421、液 體a入口 7、液體a入口微通道422、液體b入口 8、液體b入口微通道423、混合液體流出通 道426、混合液體流出出口 9、氣泡流出通道427、氣泡流出出口 10、漸擴(kuò)噴嘴424和柵格過(guò) 濾器428，氣體入口微通道421、液體a入口微通道422和液體b入口微通道423匯聚于主 混合微通道425入口處，用于將氣體、液體a和液體b傳遞至主混合微通道425，在主混合 微通道425的入口處設(shè)置漸擴(kuò)噴嘴424，漸擴(kuò)噴嘴424的局部放大圖如圖3所示，氣體、液 體a和液體b在漸擴(kuò)噴嘴424處形成匯聚流(flow focusing)，該匯聚流在氣液界面張力和 粘性剪切力的共同支配下形成氣泡序列，氣泡序列跟隨液體a和液體b流入主混合微通道 425，所形成氣泡序列的頻率和尺寸可通過(guò)供液泵系統(tǒng)1的流量控制進(jìn)行調(diào)節(jié)，主混合微通 道425出口處分別加工有混合液體流出通道426和氣泡流出通道427，在混合液體流出通道 426的入口處加工有柵格過(guò)濾器428，柵格過(guò)濾器428的局部放大圖如圖4所示，該柵格過(guò) 濾器為采用微加工工藝制作的方柱陣列，來(lái)自主混合微通道425的混合流體中所含氣泡在 該柵格過(guò)濾器處被濾除，僅混合液體能通過(guò)，混合液體經(jīng)柵格過(guò)濾器428后濾除氣泡，經(jīng)混 合液體流出通道426后由混合液體流出出口 9流出，含氣泡的廢液經(jīng)氣泡流出通道427后 由氣泡流出出口 10排出；所述上層蓋板41面向下層基底42 —側(cè)沉積有薄膜電阻微加熱器層，薄膜電阻微 加熱器層分為兩部分，分別為薄膜電阻微加熱器a412和薄膜電阻微加熱器b413，且在薄膜 電阻微加熱器層與上層蓋板41之間沉積有絕緣薄膜411，絕緣薄膜411用于薄膜電阻微加 熱器層與上層蓋板41之間的電絕緣，在薄膜電阻微加熱器a412和薄膜電阻微加熱器b413 上再沉積金屬引線414將薄膜電阻微加熱器a412和b413的大部分覆蓋，未被金屬引線414 覆蓋的部分為薄膜電阻微加熱器a412和b413的有效加熱區(qū)域，如圖6所示，薄膜電阻微加 熱器a412的有效加熱區(qū)域4120為未被金屬引線414覆蓋的部分，薄膜電阻微加熱器b413 的有效加熱區(qū)域4130為未被金屬引線414覆蓋的部分，薄膜電阻微加熱器a412和薄膜電 阻微加熱器b413的有效加熱區(qū)域4120、4130均沿主混合微通道425長(zhǎng)度方向設(shè)置，位于主 混合微通道425內(nèi)，并且分布于主混合微通道425的上方兩側(cè)；如圖5所示，圖5中示出了 上層蓋板41面向下層基底42側(cè)的二氧化鈦絕緣薄膜411，薄膜電阻微加熱器a412、薄膜電 阻微加熱器b413及金電極引線414的相對(duì)位置圖，在制作時(shí)，首先最底層沉積絕緣薄膜，然 后再沉積薄膜電阻微加熱器層將絕緣薄膜覆蓋，最上層為金屬電極引線，將薄膜電阻微加 熱器的大部分覆蓋，只保留正對(duì)主混合通道的長(zhǎng)條區(qū)域作為有效加熱區(qū)域；所述供液泵系統(tǒng)2通過(guò)流體輸送管路3向微混合器主體4內(nèi)提供氣體及待混合的 兩種液體；所述雙路直流脈沖電壓系統(tǒng)1通過(guò)連接導(dǎo)線5與微混合器主體4上層蓋板41上 的金屬引線414相連，為微混合器主體4上的薄膜電阻微加熱器a412和薄膜電阻微加熱器 b413提供周期性直流交替脈沖激勵(lì)電壓，從而使混合液體內(nèi)產(chǎn)生沿主混合微通道425寬度方向上的周期性反向溫度梯度，液體向低溫側(cè)移動(dòng)，氣泡向高溫測(cè)移動(dòng)，主混合微通道425 內(nèi)的周期性反向溫度梯度導(dǎo)致氣泡序列在該微通道寬度方向上做周期性擺動(dòng)，使液體充分 混合。該雙路直流脈沖激勵(lì)電壓的頻率、幅度及相位可根據(jù)需要由雙路直流脈沖電壓系統(tǒng) 1進(jìn)行設(shè)定。所述上層蓋板41的寬度大于所述下層基底42的寬度，以便于金屬引線414與雙 路直流脈沖電壓系統(tǒng)1相連接。所述薄膜電阻微加熱器a412的有效加熱區(qū)域4120和薄膜電阻微加熱器b413的 有效加熱區(qū)域4130的形狀均為沿主混合微通道425長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)條形。所述薄膜電阻微加熱器a412的有效加熱區(qū)域4120和薄膜電阻微加熱器b413的 有效加熱區(qū)域4130的寬度均小于主混合微通道425寬度的三分之一。所述上層蓋板41、下層基底42材質(zhì)均為硅。所述絕緣薄膜411材質(zhì)為二氧化鈦。所述薄膜電阻微加熱器a412和薄膜電阻微加熱器b413材質(zhì)為鉬。所述金屬引線414材質(zhì)為金。所述氣體入口微通道421、液體a入口微通道422、液體b入口微通道423、漸擴(kuò)噴 嘴424、主混合微通道425、混合液體流出通道426和氣泡流出通道427的截面形狀為矩形。
權(quán)利要求一種氣泡擺動(dòng)式微混合系統(tǒng)，其特征在于該氣泡擺動(dòng)式微混合系統(tǒng)包括雙路直流脈沖電壓系統(tǒng)(1)、供液泵系統(tǒng)(2)、流體輸送管路系統(tǒng)(3)，微混合器主體(4)及連接導(dǎo)線(5)；所述微混合器主體(4)由上層蓋板(41)和下層基底(42)鍵合而成；所述下層基底(42)上加工有主混合微通道(425)、氣體入口(6)、氣體入口微通道(421)、液體a入口(7)、液體a入口微通道(422)、液體b入口(8)、液體b入口微通道(423)、混合液體流出通道(426)、混合液體流出出口(9)、氣泡流出通道(427)、氣泡流出出口(10)、漸擴(kuò)噴嘴(424)和柵格過(guò)濾器(428)，氣體入口微通道(421)、液體a入口微通道(422)和液體b入口微通道(423)匯聚于主混合微通道(425)入口處，用于將氣體、液體a和液體b傳遞至主混合微通道(425)，在主混合微通道(425)的入口處設(shè)置漸擴(kuò)噴嘴(424)，氣體、液體a和液體b在漸擴(kuò)噴嘴(424)處形成匯聚流，該匯聚流在氣液界面張力和粘性剪切力的共同支配下形成氣泡序列，主混合微通道(425)出口處分別加工有混合液體流出通道(426)和氣泡流出通道(427)，在混合液體流出通道(426)的入口處加工有柵格過(guò)濾器(428)，混合液體經(jīng)柵格過(guò)濾器(428)后濾除氣泡，經(jīng)混合液體流出通道(426)后由混合液體流出出口(9)流出，含氣泡的廢液經(jīng)氣泡流出通道(427)后由氣泡流出出口(10)排出；所述上層蓋板(41)面向下層基底(42)一側(cè)沉積有薄膜電阻微加熱器層，薄膜電阻微加熱器層分為兩部分，分別為薄膜電阻微加熱器a(412)和薄膜電阻微加熱器b(413)，且在薄膜電阻微加熱器層與上層蓋板(41)之間沉積有絕緣薄膜(411)，絕緣薄膜(411)用于薄膜電阻微加熱器層與上層蓋板(41)之間的電絕緣，在薄膜電阻微加熱器a(412)和薄膜電阻微加熱器b(413)上再沉積金屬引線(414)將薄膜電阻微加熱器a(412)和b(413)的大部分覆蓋，未被金屬引線(414)覆蓋的部分為薄膜電阻微加熱器a(412)和b(413)的有效加熱區(qū)域，薄膜電阻微加熱器a(412)和薄膜電阻微加熱器b(413)的有效加熱區(qū)域均沿主混合微通道(425)長(zhǎng)度方向設(shè)置，位于主混合微通道(425)內(nèi)，并且分布于主混合微通道(425)的上方兩側(cè)；所述供液泵系統(tǒng)(2)通過(guò)流體輸送管路(3)向微混合器主體(4)內(nèi)提供氣體及待混合的兩種液體；所述雙路直流脈沖電壓系統(tǒng)(1)通過(guò)連接導(dǎo)線(5)與微混合器主體(4)上層蓋板(41)上的金屬引線(414)相連，為微混合器主體(4)上的薄膜電阻微加熱器a(412)和薄膜電阻微加熱器b(413)提供周期性直流交替脈沖激勵(lì)電壓，從而使混合液體內(nèi)產(chǎn)生沿主混合微通道(425)寬度方向上的周期性反向溫度梯度，液體向低溫側(cè)移動(dòng)，氣泡向高溫測(cè)移動(dòng)，主混合微通道(425)內(nèi)的周期性反向溫度梯度導(dǎo)致氣泡序列在該微通道寬度方向上做周期性擺動(dòng)，使液體充分混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣泡擺動(dòng)式微混合系統(tǒng)，其特征在于所述上層蓋板 (41)的寬度大于所述下層基底(42)的寬度，以便于金屬引線(414)與雙路直流脈沖電壓系 統(tǒng)⑴相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣泡擺動(dòng)式微混合系統(tǒng)，其特征在于所述薄膜電阻 微加熱器a(412)和薄膜電阻微加熱器b(413)有效加熱區(qū)域的形狀均為沿主混合微通道 (425)長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)條形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣泡擺動(dòng)式微混合系統(tǒng)，其特征在于所述薄膜電阻微加熱器a(412)和薄膜電阻微加熱器b(413)有效加熱區(qū)域的寬度均小于主混合微通道 (425)寬度的三分之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣泡擺動(dòng)式微混合系統(tǒng)，其特征在于所述氣體入口微 通道(421)、液體a入口微通道(422)、液體b入口微通道(423)、漸擴(kuò)噴嘴(424)、主混合微 通道(425)、混合液體流出通道(426)和氣泡流出通道(427)的截面形狀為矩形或正方形。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了屬于微混合器技術(shù)領(lǐng)域的一種氣泡擺動(dòng)式微混合系統(tǒng)。氣泡擺動(dòng)式微混合器中，氣體、液體a和液體b在主混合微通道入口的漸擴(kuò)噴嘴處形成匯聚流，該匯聚流在氣液界面張力和粘性剪切力的共同支配下形成氣泡序列，在周期性交替直流脈沖電壓的激勵(lì)下，主混合微通道上方兩側(cè)的薄膜電阻微加熱器上產(chǎn)生周期性交替溫升，在主混合微通道相應(yīng)寬度方向上形成周期性反向溫度梯度，溫度梯度導(dǎo)致界面張力梯度，液體向低溫側(cè)移動(dòng)，氣泡向高溫測(cè)移動(dòng)，周期性反向溫度梯度使氣泡在通道寬度方向上高頻擺動(dòng)，從而強(qiáng)化流體之間的混合。本實(shí)用新型能夠快速高效地實(shí)現(xiàn)兩種不同流體在微尺度下的充分混合，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B01F5/06GK201596477SQ20102011357
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月9日
發(fā)明者張偉, 徐進(jìn)良 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)