本发明专利技术涉及一种微液滴操控装置，包括步骤：将流道容器置于加热台的加热板上，将金属圆锥和金属圆环布置在流道容器内，在流道容器的每条支路上均安装一组高压电源与非对称电极对；待电共轭液和运载液体完全分层后，利用加热台调控电共轭液和运载液体的温度。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术易于实现对微液滴运动方向和速度的控制，不受运载液体内部流场的影响；在高压电源作用下，电共轭液发生定向流动，并引起上方的运载液体流动，最终带动微液滴运动；本发明专利技术的微液滴操控装置为一种开放式装置，结构简单，操作方便，适用工作环境广泛，可实现对大量连续微液滴的操控，适用于生物、医疗、微化学反应器等多种场合。微化学反应器等多种场合。微化学反应器等多种场合。
【技术实现步骤摘要】
一种微液滴操控装置
[0001]本专利技术属于微流控系统
，尤其涉及一种微液滴操控装置。
技术介绍
[0002]随着科学技术的不断发展，微液滴操控、运输技术在工业生产的众多领域得到广泛应用，包括生物、医药、化工等。现阶段，最常用的微液滴传控装置是乳浊液类型的，即大量微小液滴分散在不互溶的液体中。虽然微流道加工技术的发展已经可以实现对微液滴尺寸、数量等参数的控制，但是乳浊液类型的微液滴运输方式不利于后期的控制融合和分离等操作。
[0003]为此，人们开始关注开放式微液滴控制技术，即微液滴与运载液体即可以相互传递动量又易于分离。这种类型的微液滴操控装置为后续的操作提供便利，尤其是在针对单个微液滴进行控制的场合。传统的微流控系统需要配备泵、阀等部件，不仅导致系统复杂，而且导致故障率提高，维护和维修成本较高。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种微液滴操控装置。
[0005]这种微液滴操控装置，包括：高压电源、非对称电极对、加热台、微液滴、流道容器、电共轭液和运载液体；流道容器放置在加热台的加热板上，流道容器内装有运载液体和电共轭液，运载液体和电共轭液之间分层，运载液体位于电共轭液上方；非对称电极对两端电连接高压电源，非对称电极对完全浸没在电共轭液中；非对称电极对由金属圆锥和金属圆环组成，金属圆锥正对金属圆环的圆心放置；运载液体表面形成气膜层，微液滴位于气膜层上方。
[0006]作为优选，运载液体和电共轭液为两种不相溶的液体，运载液体的密度小于电共轭液；电共轭液为乙酸芳樟酯；运载液体为硅油或水基溶液，硅油黏度为20mPa
·
s。
[0007]作为优选，运载液体的厚度大于微液滴的直径。
[0008]作为优选，金属圆锥连接高压电源正极，金属圆环连接高压电源负极；高压电源的电压为2～10kV。
[0009]作为优选，加热台为恒温加热装置。
[0010]作为优选，流道容器为环形的铝制容器；流道容器导热系数λ>100w/m
·
K。
[0011]这种微液滴操控装置的工作方法，具体包括以下步骤：
[0012]步骤1、将流道容器置于加热台的加热板上，将金属圆锥和金属圆环布置在流道容器内，在流道容器的每条支路上均安装一组高压电源与非对称电极对；将金属圆锥连接至高压电源的正极，将金属圆环连接至高压电源的负极；向流道容器中缓慢倒入电共轭液，再倒入运载液体；
[0013]步骤2、待电共轭液和运载液体完全分层后，利用加热台调控电共轭液和运载液体的温度：启动加热台，并调节加热台的加热板至设定温度，加热台将自身热量传导给物理接
触的流道容器，流道容器将热量通过电共轭液传导给运载液体；静置设定时长后，向运载液体表面缓慢滴落微液滴，微液滴悬浮在运载液体表面，微液滴和运载液体之间形成气膜层；微液滴的粘度μ<50mPa
·
s；加热台调控的温度上限低于微液滴的沸点；
[0014]步骤3、接通高压电源的开关，高压电源的两个电极接通高电压并缓慢升压，在高压电源产生的高压电场下，高压电源由非对称电极对中金属圆环的中心孔射出，驱动电共轭液定向流动；电共轭液引起上方的运载液体流动，悬浮在运载液体液面的微液滴随运载液体一起运动；
[0015]步骤4、通过调节高压电源的电压来调节微液滴的运动速度，通过启动流道容器各条支路上安装的高压电源与非对称电极对来调整微液滴的运动方向。
[0016]作为优选，步骤1中将高压电源的正极和负极间距控制在2～3mm内；经过步骤2处理后，运载液体与微液滴之间的温差为15～40℃。
[0017]作为优选，步骤1中加热台的加热方式为电加热或燃气加热。
[0018]作为优选，步骤3中运载液体的雷诺数Re<1000。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020]基于温差悬浮的机理，本专利技术利用具有恒温加热功能的加热台，控制维持流道容器中电共轭液和运载液体的温度，保证微液滴与运载液体的温差，进而实现微液滴在运载液体表面的稳定悬浮。运载液体与电共轭液互不相溶，且运载液体密度小于电共轭液，浮在电共轭液上方，便于提取和分离。
[0021]本专利技术易于实现对微液滴运动方向和速度的控制，不受运载液体内部流场的影响；在高压电源作用下，电共轭液发生定向流动，并引起上方的运载液体流动，最终带动微液滴运动；本专利技术的微液滴操控装置为一种开放式装置，结构简单，操作方便，适用工作环境广泛，可实现对大量连续微液滴的操控，适用于生物、医疗、微化学反应器等多种场合。
附图说明
[0022]图1为微液滴操控装置俯视图；
[0023]图2为微液滴操控装置侧视图；
[0024]图3为微液滴在运载液体表面的悬浮状态示意图；
[0025]图4为微液滴操控装置整体示意图。
[0026]附图标记说明：高压电源1、金属圆锥2、金属圆环3、加热台4、流道容器5、微液滴6、运载液体7、电共轭液8、气膜层9。
具体实施方式
[0027]下面结合实施例对本专利技术做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术。应当指出，对于本
的普通人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以对本专利技术进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本专利技术权利要求的保护范围内。
[0028]实施例一
[0029]本申请实施例一提供了一种如图1至图3所示微液滴操控装置，包括：高压电源1、非对称电极对、加热台4(恒温加热装置)、微液滴6、流道容器5(环形的铝制容器)、电共轭液8(乙酸芳樟酯)和运载液体7(硅油或水基溶液，硅油黏度为20mPa
·
s)；流道容器5放置在加
热台4的加热板上，流道容器5内装有运载液体7和电共轭液8，运载液体7和电共轭液8之间分层，运载液体7位于电共轭液8上方；非对称电极对内：金属圆锥2连接高压电源1正极，金属圆环3连接高压电源1负极；非对称电极对完全浸没在电共轭液8中；非对称电极对由金属圆锥2和金属圆环3组成，金属圆锥2正对金属圆环3的圆心放置，这样放置效果最好，周围液体直接经圆环中心孔流出，对称结构阻力小；运载液体7表面形成气膜层9，微液滴6位于气膜层9上方，气膜层是自然形成的，微液滴缓慢落在运载液体的受热油面时便会形成；微液滴在工作温度范围内应具有挥发性适中的特点，既不能使用挥发性较强的液体，也不能使用完全不具有挥发性的液体。
[0030]运载液体7的厚度大于微液滴6的直径；运载液体的挥发性应该较低，在工作温度范围内不发生挥发；高压电源1的电压为2～10kV；流道容器5的流道应尽量避免出现夹角接近或小于90
°
的转折；流道容器5导热系数λ>100w/m
·
K。
[0031]电共轭液8和非对称电极对起到循环泵的作用。
[0032]实施例二
[0033]在实施例一的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微液滴操控装置，其特征在于，包括：高压电源(1)、非对称电极对、加热台(4)、微液滴(6)、流道容器(5)、电共轭液(8)和运载液体(7)；流道容器(5)放置在加热台(4)的加热板上，流道容器(5)内装有运载液体(7)和电共轭液(8)，运载液体(7)和电共轭液(8)之间分层，运载液体(7)位于电共轭液(8)上方；非对称电极对两端电连接高压电源(1)，非对称电极对完全浸没在电共轭液(8)中；非对称电极对由金属圆锥(2)和金属圆环(3)组成，金属圆锥(2)正对金属圆环(3)的圆心放置；运载液体(7)表面形成气膜层(9)，微液滴(6)位于气膜层(9)上方。2.根据权利要求1所述微液滴操控装置，其特征在于：运载液体(7)和电共轭液(8)为两种不相溶的液体，运载液体(7)的密度小于电共轭液(8)；电共轭液(8)为乙酸芳樟酯；运载液体(7)为硅油或水基溶液，硅油黏度为20mPa
·
s。3.根据权利要求1所述微液滴操控装置，其特征在于：运载液体(7)的厚度大于微液滴(6)的直径。4.根据权利要求1所述微液滴操控装置，其特征在于：金属圆锥(2)连接高压电源(1)正极，金属圆环(3)连接高压电源(1)负极；高压电源(1)的电压为2～10kV。5.根据权利要求1所述微液滴操控装置，其特征在于：加热台(4)为恒温加热装置。6.根据权利要求1所述微液滴操控装置，其特征在于：流道容器(5)为环形的铝制容器；流道容器(5)导热系数λ>100w/m
·
K。7.一种如权利要求1至6中任一项所述微液滴操控装置的工作方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1、将流道容器(5)置于加热台(4)的加热板上，将金属圆锥(2)和金属圆环(3)布置在流道容器(5)内，在流道容器(5)的每条支路上均安装一组高压电源(1)与非对称电极对；将金属圆锥(2)连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：王位，王鹏飞，左强，高亚靖，
申请(专利权)人：浙大城市学院，
类型：发明
国别省市：
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