納米級流體混合器制造技術(shù)

本實用新型專利技術(shù)公開了一種納米級流體混合器，包括采用容器和驅(qū)動裝置，所述容器內(nèi)設(shè)有混合流道，所述混合流道上設(shè)有進(jìn)液口和出氣口，且所述進(jìn)液口和出氣口分別設(shè)置在混合流道的上下兩側(cè)；所述驅(qū)動裝置包括用于驅(qū)動所述容器做旋轉(zhuǎn)運動或往復(fù)運動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。本實用新型專利技術(shù)的納米級流體混合器，通過在混合流道的上下兩側(cè)分別設(shè)置進(jìn)液口和出氣口，可方便在液體注滿混合流道后在液體的上下兩側(cè)注入氣泡，在驅(qū)動裝置的作用下，驅(qū)動容器做轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運動或往復(fù)運動，進(jìn)而使得氣泡和液體之間發(fā)生相對運動，加快液體混合速率。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種液體混合裝置，具體的為一種液體體積為納米級條件下的納米級流體混合器。
技術(shù)介紹
納米流動系統(tǒng)現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于納米科技及生物科技中，比如微納機(jī)電系統(tǒng)、DNA及蛋白質(zhì)的分析、芯片實驗室、微量化學(xué)反應(yīng)器等。納米通道的中流體混合在一些應(yīng)用中是非常重要的影響因素，比如化學(xué)反應(yīng)器重兩種試劑的均勻混合。當(dāng)雷諾數(shù)很低時，壓力驅(qū)動的流動在簡單通道中呈現(xiàn)為層流，此時流體的混合完全依賴于自然擴(kuò)散。在納米通道中，自然擴(kuò)散的混合過程異常緩慢，Peclet數(shù)(Pe=Vl/D，式中V為流動速度，I為流道截面的特征長度，D為擴(kuò)算率)巨大，此時擴(kuò)散所需要的距離Af U*(l2/D)=Pe*l，Δ y Pe的增大成正比增大。在納米通道中，Ay會達(dá)到cm量級，與納米通道相比，此值巨大。鑒于此，本技術(shù)旨在探索一種納米級流體混合器，該納米級流體混合方法能夠有效加快液體在納米級微觀條件下的混合速率，提高混合效率。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)要解決的技術(shù)問題是提出一種納米級流體混合器，該納米級流體混合器能夠有效加快液體在納米級微觀條件下的混合速率，提高混合效率。要實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本技術(shù)的納米級流體混合器，包括容器和驅(qū)動裝置，所述容器內(nèi)設(shè)有混合流道，所述混合流道上設(shè)有進(jìn)液口和出氣口，且所述進(jìn)液口和出氣口分別設(shè)置在混合流道的上下兩側(cè)；所述驅(qū)動裝置包括用于驅(qū)動所述容器做旋轉(zhuǎn)運動或往復(fù)運動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。進(jìn)一步，所述容器包括流道芯片和流道蓋片，所述混合流道設(shè)置在所述流道芯片的上表面上，所述流道蓋片蓋裝在所述流道芯片的上表面上并密封所述混合流道，所述進(jìn)液口設(shè)置在所述流道蓋片上，所述出氣口設(shè)置在所述流道芯片的下表面上。進(jìn)一步，所述混合流道的深度為Ι-lOnm，所述混合流道的容積為O. lnm3-lum3。進(jìn)一步，所述混合流道呈環(huán)形，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)為驅(qū)動所述容器做旋轉(zhuǎn)往復(fù)運動的電機(jī)。進(jìn)一步，所述混合流道在徑向方向上的寬度為3_98nm，所述混合流道中心的半徑為 5-lOOnm。進(jìn)一步，所述混合流道呈直線形，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括電機(jī)和用于驅(qū)動所述容器做往復(fù)運動的連桿機(jī)構(gòu)。進(jìn)一步，所述連桿機(jī)構(gòu)包括容器座、與電機(jī)同步轉(zhuǎn)動的圓盤、與容器座滑動配合的滑軌和一端鉸接在所述容器座上另一端偏心鉸接在圓盤上的連桿II，所述滑軌的延伸方向位于所述圓盤的徑向方向上。本技術(shù)的有益效果為本技術(shù)的納米級流體混合器，通過在混合流道的上下兩側(cè)分別設(shè)置進(jìn)液口和出氣口，可方便在液體注滿混合流道后在液體的上下兩側(cè)注入氣泡，在驅(qū)動裝置的作用下，驅(qū)動容器做轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運動或往復(fù)運動，進(jìn)而使得氣泡和液體之間發(fā)生相對運動，加快液體混合速率。需要說明的是本文所述的納米級液體是指液體的體積為納米級，即液體體積為lCT3nm3-lum3。附圖說明圖如圖圖圖圖分布圖；圖分布圖；圖分布圖；圖分布圖。I為本技術(shù)納米級流體混合器第一實施例的容器結(jié)構(gòu)示意2為圖1的A-A截面3為本技術(shù)納米級流體混合器第二實施例的容器結(jié)構(gòu)示意4為本實施例納米級流體混合器的連桿機(jī)構(gòu)示意5為混合流體與混合流道的模擬6為混合流道壁以Vwall=O. 4的速率剪切混合流體運動時各層混合液體的速率7為混合流道壁以Vwall=O. 6的速率剪切混合流體運動時各層混合液體的速率8為混合流道壁以Vwall=O. 8的速率剪切混合流體運動時各層混合液體的速率9為混合流道壁以Vwall=L O的速率剪切混合流體運動時各層混合液體的速率具體實施方式以下結(jié)合附圖對本技術(shù)的具體實施方式作詳細(xì)說明。第一實施例如圖1和圖2所示，為本技術(shù)納米級流體混合器第一實施例的容器結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例的納米級流體混合器，包括容器I和驅(qū)動裝置，容器I內(nèi)設(shè)有混合流道2，混合流道2上設(shè)有進(jìn)液口 3和出氣口 4，且進(jìn)液口 3和出氣口 4分別設(shè)置在混合流道2的上下兩側(cè)；驅(qū)動裝置包括用于驅(qū)動容器I作旋轉(zhuǎn)運動或往復(fù)運動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。本實施例的容器I包括流道芯片Ia和流道蓋片lb，混合流道2設(shè)置在流道芯片Ia的上表面上，并用流道蓋片Ib蓋住密封，流道蓋片Ib上設(shè)有進(jìn)液口 3，流道芯片Ia的下表面上設(shè)有出氣口 4。本實施例的混合流道2呈環(huán)形，驅(qū)動機(jī)構(gòu)為驅(qū)動容器I做旋轉(zhuǎn)往復(fù)運動的電機(jī)，混合流道2在徑向方向上的寬度為3-98nm，混合流道I中心的半徑為5-100nm。采用該結(jié)構(gòu)的容器I結(jié)構(gòu)簡單，能夠方便驅(qū)動容器I做旋轉(zhuǎn)運動。本實施例的混合流道2的深度為Ι-lOnm，混合流道2的容積為O.1nm3-1um3,混合流道2的合適深度能夠使得液體的紊亂流動對液體混合的作用更好。本實施例的納米級流體混合器，通過在混合流道2的上下兩側(cè)分別設(shè)置進(jìn)液口 3和出氣口 4，可方便在液體注滿混合流道2后在液體的上下兩側(cè)注入氣泡，在驅(qū)動裝置的作用下，驅(qū)動容器I做往復(fù)運動，進(jìn)而使得氣泡和液體之間發(fā)生相對運動，加快液體混合速率。第二實施例如圖3所示，為本技術(shù)納米級流體混合器第二實施例的容器結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例的納米級流體混合器，包括容器I和驅(qū)動裝置，容器I內(nèi)設(shè)有混合流道2，混合流道2上設(shè)有進(jìn)液口 3和出氣口 4，且進(jìn)液口 3和出氣口 4分別設(shè)置在混合流道2的上下兩側(cè)；驅(qū)動裝置包括用于驅(qū)動容器I作旋轉(zhuǎn)運動或往復(fù)運動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。本實施例的容器I包括流道芯片Ia和流道蓋片lb，混合流道2設(shè)置在流道芯片Ia的上表面上，并用流道蓋片Ib蓋住密封，流道蓋片Ib上設(shè)有進(jìn)液口 3，流道芯片Ia的下表面上設(shè)有出氣口 4。本實施例的混合流道2呈直線形，驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括電機(jī)和用于驅(qū)動容器I做左右往復(fù)運動的連桿機(jī)構(gòu)。本實施例的連桿機(jī)構(gòu)包括容器座5、與電機(jī)同步轉(zhuǎn)動的圓盤6、與容器座5滑動配合的滑軌7和一端鉸接在容器座5上另一端偏心鉸接在圓盤6上的連桿8，滑軌7的延伸方向位于圓盤6的徑向方向上。通過圓盤6的旋轉(zhuǎn)運動，能夠轉(zhuǎn)換為容器座5的往復(fù)直線運動。下面結(jié)合第一實施例的納米級流體混合器對本技術(shù)的納米級流體混合進(jìn)行詳細(xì)說明。該納米級流體混合方法，包括如下步驟I)將需要混合的至少兩種液體注滿混合流道2，防止由于混合流道2內(nèi)的空氣太多形不成氣泡，混合流道的容積為0.1nm3-1um3 ；2)向混合流道2的上下兩側(cè)分別注入至少一個氣泡，在實際操作過程中，可以從上側(cè)的進(jìn)液口 3向混合流道2注入氣泡，并從下側(cè)的出氣口 4向混合流道2注入氣泡，并保證混合液體的上下兩側(cè)分別至少有一個氣泡；3)驅(qū)動氣泡和液體相對運動，液體在氣泡的帶動作用下混合，當(dāng)混合流道2為環(huán)形時，可直接采用電機(jī)驅(qū)動容器I做旋轉(zhuǎn)運動，旋轉(zhuǎn)1-10圈即可完成液體之間的均勻混合。進(jìn)一步，混合流道2采用混合液體的非親潤物質(zhì)制成，非親潤物質(zhì)與液體之間的接觸角為90° -180°，每一種液體的非親潤物質(zhì)均各不相同，當(dāng)需要多種液體混合時，應(yīng)當(dāng)選取這些混合液體共同的非親潤物質(zhì)來制作混合流道。采用液體的非親潤物質(zhì)制作的混合流道2，能夠防止氣泡懸浮在液體中，保證氣泡位于與混合流道2始終保持接觸。具體的，當(dāng)混合流道2的容積為0.1nm3,且驅(qū)動裝置驅(qū)動容器I旋轉(zhuǎn)10圈，液體之間能夠混合均勻；當(dāng)混合流道2的容積為lnm3，且驅(qū)動裝置驅(qū)動容器I旋轉(zhuǎn)8圈，液體之間能夠混合均勻；當(dāng)混合流道2的容積為lOOnm3，且驅(qū)動裝置驅(qū)動容器I旋轉(zhuǎn)4圈，液體之間能夠混合均勻；當(dāng)混合流道2的容積為lum3，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種納米級流體混合器，其特征在于：包括采用容器和驅(qū)動裝置，所述容器內(nèi)設(shè)有混合流道，所述混合流道上設(shè)有進(jìn)液口和出氣口，且所述進(jìn)液口和出氣口分別設(shè)置在混合流道的上下兩側(cè)；所述驅(qū)動裝置包括用于驅(qū)動所述容器做旋轉(zhuǎn)運動或往復(fù)運動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種納米級流體混合器，其特征在于包括采用容器和驅(qū)動裝置，所述容器內(nèi)設(shè)有混合流道，所述混合流道上設(shè)有進(jìn)液口和出氣口，且所述進(jìn)液口和出氣口分別設(shè)置在混合流道的上下兩側(cè)；所述驅(qū)動裝置包括用于驅(qū)動所述容器做旋轉(zhuǎn)運動或往復(fù)運動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米級流體混合器，其特征在于所述容器包括流道芯片和流道蓋片，所述混合流道設(shè)置在所述流道芯片的上表面上，所述流道蓋片蓋裝在所述流道芯片的上表面上并密封所述混合流道，所述進(jìn)液口設(shè)置在所述流道蓋片上，所述出氣口設(shè)置在所述流道芯片的下表面上。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米級流體混合器，其特征在于所述混合流道的深度為1-1Onm,所述混合流道的容積為O. lnm3_lum...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：解輝，劉朝，
申請(專利權(quán))人：重慶大學(xué)，
類型：實用新型
國別省市：