微型流体装置包括玻璃成形片或玻璃陶瓷材料形成的成形片，该成形片的第一表面上具有一个或多个第一微型通道，在其相背的第二表面上有一个或多个第二微型通道。第二通道与第一通道的互补，且第一通道基本上被结合在所述成形片第一表面上的第一玻璃板或玻璃陶瓷材料板封盖。第二通道基本上被结合在所述第二表面上的第二玻璃板或玻璃陶瓷材料板封盖。该装置的形成可以先通过真空成形法在一单表面模上形成成形片，然后在所述成形片的一面或两面结合一块玻璃板而制成。
High thermal efficiency glass micro channel and vacuum forming method thereof
A micro fluid device comprises a glass forming film forming film or glass ceramic materials, forming the first piece on the surface with one or more of the first micro channel, one or more of the second micro channel in the second phase on the surface of the back. The second channel is complementary to the first channel, and the first channel is substantially bonded to the first glass plate or the glass ceramic material plate cap on the first surface of the forming sheet. The second channel is substantially integrated with the second glass plate or glass ceramic material plate closure on the second surface. The forming of the device can be formed by forming a forming sheet on a single surface die by vacuum forming method, and then forming a piece of glass plate on one or both sides of the forming sheet.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术通常涉及微型流体装置及制造这类装置的方法，具体涉及高热效率玻璃，玻璃陶瓷或陶瓷质的微型通道(microchannel)即微型流体装置，以及制造这类装置的方法。
技术介绍
微型通道即微型流体装置一般理解成其特征尺寸范围在10μm-1000μm之间的流体通道的装置，而流体在所述通道内通过，并以各种方式接受处理。这类装置被认为极有希望在化学与生物工艺技术中带来革命性变化，特别是因为在微型流体装置中传热速率与传质速导率要比常规化学处理系统所达到的速率高几个数量级。玻璃或玻璃陶瓷中的流体微型通路一般具有优异化学耐性的优点，但玻璃与玻璃陶瓷是热的不良导体，而热交换在大多数化学合成中是关键的过程。准确而又安全的局部热控制一般可以使得化学过程在相对更高的浓度、压力与温度下进行，进而在大多数情况下使得产率更高，效率更高。
技术实现思路
本专利技术提供一种装置，它具有由薄的玻璃片，玻璃陶瓷片或陶瓷片材料所形成的微型流体通道，这些片状材料具有良好的表面特性与强度，且提供一种能可靠与有效地制造这类装置与通道的工艺方法。薄壁式微型通道能有效进行热交换，同时能提供优异化学耐性与耐热性。本专利技术的成形工艺提供的是一种简单而可靠的制造方法，同时提供最后得到的装置，其热交换量达到最大。按照本专利技术一个实施方式，微型流体装置包括玻璃或玻璃陶瓷材料的成形片。所述的成形片要成形成在它的第一表面上具有一个或多个第一微型通道，且在所述第一表面相背的第二表面上具有一个或多个第二微型通道。所述的第二通道与第一通道是互补的。所述的第一通道由结合在所述的成形片第一表面上的第一玻璃板或玻璃陶瓷材料板所基本上封盖，且所述的第二通道可以由结合在所述第二表面上的第二玻璃板或玻璃陶瓷材料板所基本上封盖。按照本专利技术另一个实施方式，它提供的是制造一种微型流体装置的方法。该方法包括是提供一个单表面模，将玻璃片或可陶化玻璃片置于该模上，对模与薄片进行加热，在薄片上施加气体压力差，使该薄片与模贴合。结果是在该薄片的至少一个面上，通常在它的两面上形成微型通道。然后将玻璃板或可可陶化玻璃板结合在具有微型通道的薄片的至少一个表面上将微型通道基本上封盖住。按照本专利技术又一个实施方式，它提供的是制造一种微型流体装置的方法。该方法包括将第一软玻璃片轧平到一个移动模上的步骤，所述第一软玻璃片具有与所述模相背的第一表面以及与该第一表面相背的第二表面，该第二表面搁在所述模上；该方法还包括对软玻璃片真空成形，使该玻璃片贴合在所述模上，由此形成一个在第一表面与第二表面上具有微型通道的成形片。该方法还包括将第二软玻璃板轧平到所述成形片的所述第一表面上，然后将所述第二软玻璃板结合到所述成形片上，在其第一表面上将所述的微型通道基本上封盖。该方法还包括将所述成形片从所述模上揭下来。该方法可以另外包括将第三软玻璃板轧平到所述成形片的所述第二表面上，然后将所述第二软玻璃板结合到所述成形片上，在其第二表面上将所述微型通道基本上封盖。可以理解前面的一般性叙述与后面的详细叙述提供的是本专利技术实施方式，意在提供理解本专利技术权利要求的本质与特征的综述与框架。附图用来进一步理解本专利技术，且在此引入并构成本专利的一个组成部分。附图说明本专利技术的各实施方式，连同说明书一起用来解释本专利技术的原理与操作。附图说明图1是与本专利技术相关的模20与真空箱24的截面图。图2是图1模上放置了一块薄片30后的截面图。图3是图2薄片30经过真空成形后形成的成形片32之后的截面图。图4是图3成形片32从模20被揭下来之后的截面图。图5是一个组合板38的截面图，它包括图4的成形片32，顶板34与底板36。图6是按照本专利技术的一个实施方式中的微型流体装置50的截面图，所述装置50是将图5所述组合板结合一起而成的。图7是图6微型流体装置50的截面图，它包括一个流体接头52。图8是图6微型流体装置50的截面图，表明了可供第一流体F1与第二流体F2用的的交替通道。图9可用于本专利技术装置的微型流体通路结构的平面图，所述结构具有一些平行通道54，每个通道具有两个孔56。图10是可用于本专利技术装置的另一种微型流体通路结构的平面图，所述结构具有两个交替的同心螺旋形通道。每个通道在其中心处与螺旋边缘处各有一个孔。图11是微型流体装置50的截面图，它包括一些小通道60。图12是可用于本专利技术装置的另一种微型流体通路结构的平面图，所述结构包括小通道60。图13是图4所述成形片32的截面图，它表明在虚线所圈定部位41内的部位材料可以除去，使相邻交替通道(43与45)之间形成流体连通。图14A-14E是一组截面图，分别说明制造本专利技术装置优选方法的某些步骤。图15是微型流体装置50的另一种实施方式的截面图，它具有三角形通道40。具体实施例方式本专利技术提供一种装置，它具有由薄玻璃片，玻璃陶瓷片或陶瓷片材料形成的微型流体通道，这些片状材料具有良好的表面特性与强度，且提供一种能可靠与有效地制造这类装置与通道的工艺方法。本专利技术方法采用气体压力差成形法得到所需的薄壁高表面质量的玻璃，玻璃陶瓷或陶瓷的微型通道。形成的薄壁微型通道使得热交换效率提高，同时提供优异的化学耐性与耐热性。本专利技术的成形方法提供简单而可靠的制造工艺，制成的装置具有最大热交换效率。按照本专利技术，微型通道是由一种工艺造成的，它包括将玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷的三维形体封盖起来，而不是仅仅将微结构板叠加在一起。下面将参考图1-7说明构成本专利技术一个方面的示例性工艺。图1是用于本专利技术一个方面的装置10的截面图，该装置包括流体通路模20，它由经机械加工，或其他方法由合适材料，如Thyssen-France，78Maurepas，France出售的耐高温钢板NS 30/ASI 310制成。模20中具有用于形成真空的微通道22。模20置于如真空箱24一类的真空密封结构之中，它具有一个表面或凸缘26，用于在模20周围形成真空密封。所述真空箱24的内部空间连接到图中未被显示的真空泵一类的真空源。使用之前，模20用合适的脱模剂，如氢氧化钙(乙醇+Disperbick 190，如0.5％悬浮液)涂覆。Disperbick 190可以从BYK-Chemie Gmbh，Abelstr.14D-46483 Wesel，Germany购得。所述脱模剂最好均匀一致喷涂在所述模20的整个表面上。如图2所示，然后将由合适的玻璃材料构成，其表面积大小正好覆盖到模的表面或凸缘26的薄片30，放置在模20上。例如，所述玻璃片可以是Corning1737，Corning Inc.Corning NY，USA所售的。然后将薄片30与模20一起加热到玻璃材料退火温度以上，且最好是接近但低于该材料的软化温度。在使用Corning 1737的玻璃片情况下，它的退火温度约为721℃，软化温度约为925℃，则模与薄片可以加热到约870℃，时间长达约20分钟。然后真空箱24内抽真空达足够长时间，使薄片30贴合在模20表面上，形成如图3所示的成形片32。作为一种代替的办法，也可以在与模20表面相背的薄片30表面上施加气体压力，而微通道22仅用提供剥除的反压力。另外一种办法是在模的外部施加正压力，同时在模的内部抽真空。真空成形法，除了将薄片30成形为成形片32之外，也具有对薄片30的再压延本文档来自技高网...
【技术保护点】
微型流体装置，它包括玻璃或玻璃陶瓷材料的模制成形片，它粘结到少一块玻璃片或玻璃陶瓷材料片上，使其形成微型通道。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：TLA达诺克斯，P卡泽，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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