液态金属微阀装置以及设有该装置的微流控系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及微流控阀体设备技术领域，尤其涉及一种液态金属微阀装置以及设有该装置的微流控系统。该装置的主微流道与辅助微流道之间交叉连通，主微流道内流经有流体，辅助微流道内充满液态金属；在主微流道与辅助微流道的交叉连通处设有阀体微流道，阀体微流道用于为流经阀体微流道内的流体导向，从而在微流道内部实现单向阀或双向阀的功能；在辅助微流道内的液态金属流入并充满阀体微流道内时，阀体微流道内的液态金属能将主微流道内的流体阻断，从而利用具有较大表面张力的低熔点液态金属阻断流体流动，以实现阀体的关闭。该装置及装有该装置的微流控系统能在装置开启时实现良好的导通性，并能在装置关闭时有效提高微阀密闭性，减少流体泄露。

Liquid metal micro-valve device and microfluidic control system with the device

The invention relates to the technical field of microfluidic valve body equipment, in particular to a liquid metal microvalve device and a microfluidic control system provided with the device. The main micro-channel and the auxiliary micro-channel of the device are cross-connected, and the main micro-channel flows through a fluid, and the auxiliary micro-channel is filled with liquid metal. At the intersection of the main micro-channel and the auxiliary micro-channel, there is a valve body micro-channel. The valve body micro-channel is used to guide the flow through the micro-channel of the valve body, thus realizing the function of one-way valve or two-way valve in the micro-channel. When the liquid metal in the micro-channel flows into and fills the micro-channel of the valve body, the liquid metal in the micro-channel of the valve body can block the flow in the main micro-channel, thus using the low melting point liquid metal with large surface tension to block the flow of the fluid, so as to realize the closure of the valve body. The device and the microfluidic control system equipped with the device can achieve good conductivity when the device is opened, and can effectively improve the tightness of the microvalve when the device is closed and reduce fluid leakage.

【技术实现步骤摘要】
液态金属微阀装置以及设有该装置的微流控系统
本专利技术涉及微流控阀体设备
，尤其涉及一种液态金属微阀装置以及设有该装置的微流控系统。
技术介绍
液态金属在微流控
已经有较为广泛的应用，如液态金属电极、电渗泵、加热器和电磁泵等。但是将液态金属作为阀应用在微流控领域，目前还没有相关文献提及。当前在微流控
，微阀可分为主动阀和被动阀，被动阀通常只具有单向导通性，即只能控制流体往一个方向流动。主动阀又分为电磁阀、形状记忆合金阀和气动阀等，气动阀由于其简单的制作工艺，便捷的操控性在微流控领域得到广泛的应用，但是由于流道结构的限制，导致气动阀的气密性差，无法使气动阀关紧，导致流体从阀体缝隙出泄露。因此，气动阀的结构仍在在不断改进和优化中。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是提供了一种液态金属微阀装置以及设有该装置的微流控系统，能在装置开启时实现良好的导通性，并能在装置关闭时有效提高微阀密闭性，减少流体泄露。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种液态金属微阀装置，包括主微流道和辅助微流道，所述主微流道与辅助微流道之间交叉连通，所述主微流道内流经有流体，所述辅助微流道内充满液态金属，所述主微流道与辅助微流道的交叉连通处设有阀体微流道，所述阀体微流道用于为流经所述阀体微流道内的所述流体导向；在所述辅助微流道内的液态金属流入并充满所述阀体微流道内时，所述阀体微流道内的液态金属能将所述主微流道内的流体阻断。进一步的，所述阀体微流道的轴向沿所述流体的流向设置，所述阀体微流道的轴向两端分别排列有多个支柱，以使两排所述支柱分别构成所述阀体微流道的两个轴向端面；每个所述阀体微流道的轴向端面均能使所述流体单向通过，但不能使所述液态金属通过。进一步的，两排所述支柱分别具有预设的倾斜方向，每排所述支柱的倾斜方向沿所述流体的流向设置。进一步的，两排所述支柱平行。进一步的，两排所述支柱不平行。进一步的，两排所述支柱的倾斜方向相反。进一步的，所述主微流道内的流体压力小于所述辅助微流道内的液态金属压力时，所述辅助微流道内的液态金属流入并充满所述阀体微流道内；所述主微流道内的流体压力大于或等于所述辅助微流道内的液态金属压力时，所述主微流道内的流体流经所述阀体微流道。进一步的，在所述液态金属充满所述阀体微流道内时，通过降温使所述液态金属在所述阀体微流道内凝固。进一步的，所述液态金属为低熔点金属，所述低熔点金属包括液态汞、液态的镓金属单质、液态的镓基合金、或液态的铋基合金。本专利技术还提供了一种微流控系统，包括如上所述的液态金属微阀装置。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有以下有益效果：本专利技术的液态金属微阀装置中，主微流道与辅助微流道之间交叉连通，主微流道内流经有流体，辅助微流道内充满液态金属；在主微流道与辅助微流道的交叉连通处设有阀体微流道，阀体微流道用于为流经阀体微流道内的流体导向，从而在微流道内部较好的实现了单向阀或双向阀的功能；驱动辅助微流道内的液态金属流入并充满阀体微流道内，以使阀体微流道内的液态金属将主微流道内的流体阻断，从而利用具有较大表面张力的低熔点液态金属阻断流体流动，以实现阀体的关闭，进而实现了液态金属作为阀在微流控系统中的创新应用。该装置及微流控系统不但具有制作方便、操作简单、可控性好、易于集成等优点，还克服了传统气泵阀易泄露的缺点，能在装置开启时实现良好的导通性，并能在装置关闭时有效提高微阀密闭性，减少流体泄露。附图说明图1为本专利技术实施例一所述的液态金属微阀装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例二所述的液态金属微阀装置的结构示意图；图3为本专利技术实施例三所述的液态金属微阀装置的结构示意图；图4为本专利技术实施例四所述的液态金属微阀装置的结构示意图；图5为本专利技术实施例五所述的液态金属微阀装置的结构示意图；其中：1、辅助微流道；2、支柱；3、主微流道；4、阀体微流道。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的范围。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。实施例1本实施例提供了一种液态金属微阀装置，该装置包括主微流道3、辅助微流道1和阀体微流道4。该装置不但具有制作方便、操作简单、可控性好、易于集成等优点，还克服了传统气泵阀易泄露的缺点，能在装置开启时实现良好的导通性，并能在装置关闭时有效提高微阀密闭性，减少流体泄露。具体的，该装置的主微流道3内流经有流体，并利用气泵或其他动力驱动装置在辅助微流道1内填充满液态金属。优选地，液态金属的压力和流体压力由外部气泵提供。优选的，该装置使用的液态金属为低熔点金属，该低熔点金属包括液态汞、液态的镓金属单质、液态的镓基合金、或液态的铋基合金。进一步优选采用属于低熔点金属中的镓基合金，该镓基合金优选包括镓铟合金、镓铟锡合金或镓铟锡锌合金。主微流道3与辅助微流道1之间交叉连通，在主微流道3与辅助微流道1的交叉连通处设有阀体微流道4，阀体微流道4即为主微流道3内的一段通道。该阀体微流道4具有为流经阀体微流道4内的流体导向的作用，从而在微流道内部较好的实现了单向阀或双向阀的功能。在本实施例中，参照图1，辅助微流道1连通在主微流道3的上部，主微流道3和辅助微流道1均为直线型，也可以采用其他形状。为了在装置关闭时有效提高微阀密闭性，减少流体泄露，本实施例的微阀装置在关闭时，驱动辅助微流道1内的液态金属流入并充满阀体微流道4内，以使阀体微流道4内的液态金属将主微流道3内的流体阻断即可。换言之，本装置利用具有较大表面张力的低熔点液态金属阻断流体流动，即可实现该微阀装置的关闭。同理，在液态金属没有完全充满阀体微流道4内时，阀体微流道4内流经有流体，即该微阀装置处于开启状态。本实施例中，阀体微流道4的轴向沿流体的流向设置，以使阀体微流道4对流体具有预设方向上的导通作用。参照图1，阀体微流道4的轴向两端分别排列有多个支柱2，以使两排支柱2分别构成阀体微流道4的两个轴向端面。根据支柱排列的结构，使得两排支柱2均能使流体单向通过，但均不能使液态金属通过，从而在液态金属进入阀体微流道4内时，将液态金属限制在两排支柱2之间的阀体微流道4内，实现对流体的完全阻断作用。本实施例中，两排支柱2分别具有预设的倾斜方向，每排支柱2的倾斜方向分别沿流体的流向设置，以使阀体微流道4对流体的导通方向根据支柱2的倾斜方向确定。具体的，参照图1，本实施例的两排支柱2中，每个支柱2的大小均一，且相邻两支柱2的间隔相等。两排支柱2平行的布置在阀体微流道4的轴向端面上，以流体在主微流道3和阀体微流道4内的流动方向为参照方向，在流体自右向左流动时，两排支柱2同时顺着流体的流向向左倾斜，且两排支柱2的斜度相同，以使阀体微流道4对流经的流体具有自右向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液态金属微阀装置，其特征在于，包括主微流道和辅助微流道，所述主微流道与辅助微流道之间交叉连通，所述主微流道内流经有流体，所述辅助微流道内充满液态金属，所述主微流道与辅助微流道的交叉连通处设有阀体微流道，所述阀体微流道用于为流经所述阀体微流道内的所述流体导向；在所述辅助微流道内的液态金属流入并充满所述阀体微流道内时，所述阀体微流道内的液态金属能将所述主微流道内的流体阻断。

【技术特征摘要】
1.一种液态金属微阀装置，其特征在于，包括主微流道和辅助微流道，所述主微流道与辅助微流道之间交叉连通，所述主微流道内流经有流体，所述辅助微流道内充满液态金属，所述主微流道与辅助微流道的交叉连通处设有阀体微流道，所述阀体微流道用于为流经所述阀体微流道内的所述流体导向；在所述辅助微流道内的液态金属流入并充满所述阀体微流道内时，所述阀体微流道内的液态金属能将所述主微流道内的流体阻断。2.根据权利要求1所述的液态金属微阀装置，其特征在于，所述阀体微流道的轴向沿所述流体的流向设置，所述阀体微流道的轴向两端分别排列有多个支柱，以使两排所述支柱分别构成所述阀体微流道的两个轴向端面；每个所述阀体微流道的轴向端面均能使所述流体单向通过，但不能使所述液态金属通过。3.根据权利要求2所述的液态金属微阀装置，其特征在于，两排所述支柱分别具有预设的倾斜方向，每排所述支柱的倾斜方向沿所述流体的流向设置。4.根据权利要求3所述的液态金属微阀装置，其特征在于，两排所...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂林，王启富，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：北京,11