基于磁控SMP复合薄膜驱动的微泵制造技术

本发明专利技术提出了一种基于磁控SMP复合薄膜驱动的微泵，包括：泵膜、泵体、扩散器、喷嘴、泵腔和基底，所述泵体由上泵体和下泵体组成，所述下泵体两侧刻蚀有扩散器和喷嘴，所述基底位于泵体的下方，所述微泵呈圆柱体结构，其内部中空；所述泵膜粘接于上泵体上；所述上泵体由双面胶和有机玻璃组成，下泵体为光刻胶，所述下泵体粘接于基底上；所述泵膜用于实现泵腔容积的扩张与收缩。本发明专利技术的微泵可集成于电子设备中，并能够快速降低大功率电子设备的温度，具有大流量、快响应的优点。

Micropump driven by magnetic controlled SMP composite film

【技术实现步骤摘要】
基于磁控SMP复合薄膜驱动的微泵
本专利技术属于微机电
，具体涉及微流控
中的一种基于磁控SMP(ShapeMerroryPolyer)复合薄膜驱动的微泵，可集成于电子设备中，并快速降低大功率电子设备的温度。
技术介绍
基于微流体
中的液冷冷却方式是目前电子设备冷却的最重要的手段。微泵作为微流体系统的“心脏”，是微流体输送的动力源，能将外界输入的能量转化后，为流体提供压力或动能。微泵作为微流体领域的重要标志，可广泛应用于药物输送、血液运输、DNA合成、电子冷却系统、微全分析系统、微型燃料电池和微型卫星推进系统等，是整个微流体技术研究的重点。目前，微泵的研究主要集中于两个领域，其一是是驱动方式对微泵结构和性能的影响。驱动方式主要有压电驱动、热气驱动、热机械驱动、静电驱动和磁力驱动等。其中磁力驱动因为能够提供相对稳定、长久、较大的置动力而备受关注。磁力驱动即通过外加磁场和磁体的相互作用产生驱动力，具有输入电压低、频率调节方便、响应快等优点，已作为不同结构微泵的驱动方式得到研究和应用；另一个研究领域是考虑泵膜对微泵的泵送能力、响应时间、可靠性、加工制备方式的影响。微泵的泵膜采用硅基材料虽然具有较好的化学惰性、光学透明度和刚度高的特点，但是难以产生大挠度的变形。泵膜采用聚合物材料具有加工方便、生物兼容性好、制造成本低等优势已成为新的发展趋势，但聚合物材料的变形量难以控制。例如，西安交通大学在其申请的名称为一种基于PVC-gel柔性驱动的微泵结构(申请号：201810738081.3，申请公布号：CN108953123A)的专利文献中，该申请的专利文献包括泵体和PVC-gel柔性驱动单元，泵体上设置凹槽、进水口和出水口，PVC-gel柔性驱动单元设置在凹槽内构成密闭微泵结构，PVC-gel柔性驱动单元用于在电场的作用下发生蠕变变形，从而引起泵体内部容积和压力变化实现流体泵送，但是这种微泵存在以下问题：1)由于该微泵无阀门控制，会造成流体的回流；2)当泵腔的容积产生较大的变化量时，所需驱动电压较大。例如，河海大学常州校区在其申请的名称为一种气压驱动精密微泵(申请号：201811167111.6，申请公布号：CN109351367A)的专利文献中，该申请的专利文献包括气压模块，单向阀组，蓄液模块，调流模块。微泵工作时，按压气压模块的气囊产生压力气体，利用单向阀组的气体单向导通功能，将气体输入蓄液模块进行加压充气，充气完成后，蓄液模块在膜片自身回弹力的作用下释放气体压力，驱动其内部的样品液流入调流模块。利用调流模块的微流体精确控制功能，实现微量样品液的连续、精确驱动、控制与输运。但这种微泵存在以下问题：1)结构复杂，流道较曲折，会造成流体流动性较差；2)由于采用气压驱动的方式，微泵响应较慢。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述已有的技术不足，提供一种基于磁控形状记忆聚合物复合薄膜驱动的微泵，以解决微泵响应慢、驱动能量高和驱动频率低的技术问题，提高微泵的泵流量。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种基于磁控SMP复合薄膜驱动的微泵，包括泵膜、泵体、扩散器、喷嘴、泵腔和基底；所述泵体由上泵体和下泵体组成；所述下泵体两侧刻蚀有扩散器和喷嘴；所述基底位于泵体的下方，其特征在于，所述微泵呈圆柱体结构，其内部中空；所述泵膜粘接于上泵体上；所述上泵体由双面胶和有机玻璃组成，下泵体为光刻胶，所述下泵体粘接于基底上；所述泵膜用于实现泵腔容积的扩张与收缩；所述泵膜和泵体与基底，关于a-a轴线对称分布。上述权利要求中，所述的泵膜为磁控SMP复合薄膜，该磁控SMP复合薄膜由SMP薄膜与Fe3O4纳米链复合而成，其中，Fe3O4纳米链的长径比在10-30范围内。上述权利要求中，所述上泵体由激光加工而成。上述权利要求中，所述下泵体、扩散器和喷嘴采用光刻蚀法制备。本专利技术与现有技术相比具有以下优点1)本专利技术采用的微泵包括泵膜、泵体、扩散器、喷嘴、泵腔和基底，泵膜由一种磁控SMP复合薄膜制成，由于SMP薄膜本身具有大变形特性，并且加入了Fe3O4纳米链，故该SMP复合薄膜对于磁场的响应快，克服了现有技术中微泵流量小、响应慢的技术问题，使得微泵流量增大，响应快。2)本专利技术采用的泵体由上泵体和下泵体组成，下泵体两侧刻蚀有扩散器和喷嘴，该微泵属于无阀微泵，流体主要由扩散器和喷嘴泵入泵出，克服现有技术中无阀微泵流体回流的问题，与有阀微泵相比，结构简单，流体流动性好。3)本专利技术的微泵采用光刻蚀法制备，可批量生产，并且可以贴装在PCB板上，易于集成。附图说明图1为本专利技术的微泵结构示意图；图2为图1微泵结构的主视图；图3为图1中喷嘴、扩散器和泵腔的横截面示意图。图4为块状磁控SMP复合材料变形示意图。图5为块状磁控SMP复合材料回复示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术做进一步详细说明。参照图1、图2和图3一种基于磁控SMP复合薄膜驱动的微泵，包括泵膜1、泵体2、扩散器3、喷嘴4、泵腔5和基底6；所述泵体2由上泵体21和下泵体22组成；所述下泵体22两侧刻蚀有扩散器3和喷嘴4；所述基底6位于泵体2的下方，其特征在于，所述微泵呈圆柱体结构，其内部中空；所述泵膜1粘接于上泵体21上；所述上泵体21由双面胶和有机玻璃组成，下泵体22为光刻胶，所述下泵体22粘接于基底6上；所述泵膜1用于实现泵腔5容积的扩张与收缩；所述泵膜1和泵体2与基底6，关于a-a轴线对称分布。本专利技术的工作过程为：将本专利技术贴装在PCB板上，由PCB板上的电磁线圈驱动，当线圈中通过交变电流时，该线圈会产生交变磁场。由于泵膜1采用的材料为具有磁致形状记忆效应的SMP复合薄膜，该泵膜会在交变磁场的作用下发生形变，向外扩张，向内收缩，从而引起泵腔5体积的变化。当泵膜1向外扩张时，泵腔5体积增大，吸取液体从扩散器3进入泵腔5。当泵膜1向内收缩时，泵腔5体积减小，压缩泵腔5中的液体从喷嘴4排出。泵膜1在线圈产生的交变磁场作用下，不断的向外扩张，向内收缩，实现泵腔5体积的不断增大和减小，从而实现流体的泵入和泵出。所述的泵膜1为磁控SMP复合薄膜，该磁控SMP复合薄膜由SMP薄膜与Fe3O4纳米链复合而成，其中，Fe3O4纳米链的长径比在10-30范围内。泵膜1采用的SMP复合薄膜制备过程为：采用FeCl3·6H2O在高温高压的碱性条件下反应生成Fe3O4，使用磁场进行分离，得到单分散的Fe3O4纳米微球。然后，在外加磁场的诱导下，通过对磁偶极矩施加一个扭矩，将已被磁化的纳米微球沿磁场方向排列，于是可得到线性规格的磁性纳米链，纳米链的长径比约为10-30，这种纳米链是理想结构的磁性纳米链。接着将Fe3O4纳米链与SMP薄膜复合，在SMP薄膜上形成无取向的Fe3O4纳米链。最后，将继续通过外加磁场的诱导，将磁性纳米链进行定向取向，制备有取向磁控SMP薄膜。由于SMP薄膜本身具有大变形特性，并且加入了F本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于磁控SMP复合薄膜驱动的微泵，包括泵膜(1)、泵体(2)、扩散器(3)、喷嘴(4)、泵腔(5)和基底(6)；所述泵体(2)由上泵体(21)和下泵体(22)组成；所述下泵体(22)两侧刻蚀有扩散器(3)和喷嘴(4)；所述基底(6)位于泵体(2)的下方，其特征在于，所述微泵呈圆柱体结构，其内部中空；所述泵膜(1)粘接于上泵体(21)上；所述上泵体(21)由双面胶和有机玻璃组成，下泵体(22)为光刻胶，所述下泵体(22)粘接于基底(6)上；所述泵膜(1)用于实现泵腔(5)容积的扩张与收缩；/n所述泵膜(1)和泵体(2)与基底(6)，关于a-a轴线对称分布。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于磁控SMP复合薄膜驱动的微泵，包括泵膜(1)、泵体(2)、扩散器(3)、喷嘴(4)、泵腔(5)和基底(6)；所述泵体(2)由上泵体(21)和下泵体(22)组成；所述下泵体(22)两侧刻蚀有扩散器(3)和喷嘴(4)；所述基底(6)位于泵体(2)的下方，其特征在于，所述微泵呈圆柱体结构，其内部中空；所述泵膜(1)粘接于上泵体(21)上；所述上泵体(21)由双面胶和有机玻璃组成，下泵体(22)为光刻胶，所述下泵体(22)粘接于基底(6)上；所述泵膜(1)用于实现泵腔(5)容积的扩张与收缩；
所述泵膜(1)和泵体(2)与基底(6)，关于a-a轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永坤，张雨婷，田文超，时婧，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61