本发明专利技术一种基于微流控芯片的油液粘度检测装置及方法，包括液体驱动装置和显微镜测速单元；液体驱动装置包括微流控芯片以及电源装置；微流控芯片包括PDMS基体组、油液储液池、水相储液池、油液通道和水相通道；PDMS基体组包括第一层PDMS基体和第二层PDMS基体；水相通道一端设置在水相废液储液池；水相通道另一端设置在水相储液池；油液通道一端设置在油液废液储液池；油液通道另一端设置在油液储液池从而给微流控芯片内部通道施加直流电场；显微镜测速单元包括荧光示踪颗粒和显微镜，荧光示踪颗粒从油液通道入口进入油水混合微通道，显微镜的物镜放置在油水混合微通道稳定流速区域，用以观测吸附在油水界面中的荧光颗粒的移动速度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于全自动化产品领域，涉及一种基于微流控芯片的油液粘度检测装置及检测方法。
技术介绍
1、油液粘度是机械设备正常运行和性能表现的关键参数之一。它描述了液体的黏稠程度，即油液流动阻力的大小。油液的主要功能之一是在机械设备的摩擦表面形成润滑膜，减少金属之间的直接接触。油液粘度直接影响润滑膜的形成和保持，如果粘度过高，润滑膜可能无法形成或保持，导致摩擦和磨损增加；而粘度过低，则无法提供足够的润滑保护。因此，保证合适的油液粘度可以有效降低机械设备的磨损和损伤，延长设备的使用寿命。某些机械设备需要在内部保持压力或防止外界杂质进入。适当的油液粘度可以帮助提供良好的密封效果，防止液体泄漏或杂质侵入，保护设备的正常运行。油液粘度对机械设备的能效和功率损失也有影响。过高的油液粘度可能会导致能效下降和能量损失，增加设备的运行成本。而适当的油液粘度可以减少能量损失，提高设备的效率。
2、因此，正确选择和维护合适的油液粘度对于机械设备的正常运行、性能表现、寿命和能效至关重要。合适的油液粘度能够提供良好的润滑、密封和热量传递效果，减少摩擦和磨损，降低能量损失，保护设备并延长其使用寿命。传统油液粘度检测设备存在一些弊端，传统油液粘度检测设备通常需要繁琐的操作步骤，包括样品准备、设备校准和数据处理等。这需要操作员具备专业知识和经验，检测费时费力，且通常只能在特定的粘度范围内进行测量，无法满足多种油液粘度的测量需求。如果要测量不同范围的油液粘度，可能需要购买多台不同规格的设备，无法实用于一些需要快速反馈和调整的应用场景。
技术实现思路
1、为了解决解决传统油液粘度检测方法设备体积大、成本高、操作复杂及相应慢的问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于微流控芯片的油液粘度检测装置，包括液体驱动装置和显微镜测速单元；
2、液体驱动装置包括微流控芯片以及电源装置；
3、微流控芯片包括pdms基体组、油液储液池、水相储液池、油液通道和水相通道；
4、pdms基体组包括第一层pdms基体和第二层pdms基体；
5、pdms基体组上设置有用于存储水的水相储液池、用于水流通的水相通道、用于存储流通后水的废液的水相废液储液池、用于存储油液的油液储液池、用于油液流通的油液通道、用于存储流通后油液存储的油液废液储液池；
6、水相通道一端设置在水相储液池；
7、水相通道另一端设置在水相废液储液池；
8、油液通道一端设置在油液储液池；
9、油液通道另一端设置在油液废液储液池；
10、油相通道设置在第一层pdms基体下方的表面；
11、水相通道设置在第二层pdms基体上方的表面；
12、水相通道与油相通道相对应；水相通道与油相通道合称为油水混合微通道；
13、电源装置包括直流电源电池块以及第一铂电极、第二铂电极；
14、第一铂电极放置在水相储液池内，
15、第二铂电极放置在水相废液储液池内，
16、直流电源电池块一端与第一铂电极相连接，直流电源电池块另一端与第二铂电极相连接；从而给微流控芯片内部通道施加直流电场；
17、显微镜测速单元包括荧光示踪颗粒和显微镜，荧光示踪颗粒从油液通道入口进入油水混合微通道，显微镜的物镜放置在油水混合微通道稳定流速区域，用以观测吸附在油水界面中的荧光颗粒的移动速度。
18、进一步地：水相储液池、油液储液池、水相废液储液池和油液废液储液池设置在一条直线上，油液储液池、油液废液储液池设置在水相储液池和水相废液储液池之间。
19、进一步地：第一层pdms基体和第二层pdms基体长度50mm，宽度25mm，总高度5mm。
20、进一步地：水相通道长度为20mm，宽度在200～500μm之间，深度在10～50μm之间。
21、进一步地：油相通道长度为10mm，宽度为200～500μm之间，深度10～50μm之间。
22、进一步地：0.001pa·s≤油液的动力粘度≤1pa·s的油液。
23、一种根据基于微流控芯片的油液粘度检测装置的检测方法，包括以下步骤：
24、步骤s1：将纯水通过水相储液池输送至下层水相通道，待流速稳定后，从油液储液池注入纳米荧光颗粒，由于界面表面张力的作用，纳米荧光颗粒会被吸附在水面，最后将待测油液通过油液入口注入上层油液通道；
25、步骤s2：通过直流电源对微流控芯片通道内的下层水相施加直流电场；
26、步骤s3：在流速稳定后，通过显微镜记录吸附在油水界面中的纳米荧光颗粒的运动情况，并测算纳米荧光颗粒在界面中的移动速度，从而得到油水界面电动移动速度；
27、步骤s4：查找油水界面电动移动速度与油液粘度对应数据库，得到待测油液的粘度。
28、进一步地：油水界面电动移动速度与油液粘度对应数据库具体如下：
29、当微流控芯片下层水相通道施加直流电场后，油水界面处会产生电渗流，从而对油水界面施加剪切力，同时，直流电场会对油水界面上的电荷施加电场力。在两者的共同作用下，油水界面将会移动，由于粘滞力的作用，移动的油水界面会拖拽上层油相随界面一起移动，油液粘度越大，阻力越大，油水界面移动速度越小。通过数值模拟计算，便可得到油水界面电动移动速度与油液粘度一一对应的理论数据库。
30、本专利技术提供了一种基于微流控芯片的油液粘度检测装置及方法，通过此装置及方法可以快速获得待测油液的粘度信息。同时本专利技术所使用的这种方法适用范围广，不仅可以满足多种油液样品的粘度检测，对其他粘度较高的溶液同样适用。这种新型油液粘度检测方法所需装置体积小，便于实现小型化，将其应用在机械设备油液粘度现场检测中，可以短时间内准确得到待测油液的粘度信息。
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【技术保护点】
1.一种基于微流控芯片的油液粘度检测装置，其特征在于：包括液体驱动装置和显微镜测速单元；
2.根据权利要求1的一种基于微流控芯片的油液粘度检测装置，其特征在于：水相储液池、油液储液池、水相废液储液池和油液废液储液池设置在一条直线上，油液储液池、油液废液储液池设置在水相储液池和水相废液储液池之间。
3.根据权利要求1的一种基于微流控芯片的油液粘度检测装置，其特征在于：第一层PDMS基体和第二层PDMS基体长度50mm，宽度25mm，总高度5mm。
4.根据权利要求1的一种基于微流控芯片的油液粘度检测装置，其特征在于：水相通道长度为20mm，宽度在200～500μm之间，深度在10～50μm之间。
5.根据权利要求1的一种基于微流控芯片的油液粘度检测装置，其特征在于：油相通道长度为10mm，宽度为200～500μm之间，深度10～50μm之间。
6.根据权利要求1的一种基于微流控芯片的油液粘度检测装置，其特征在于：0.001Pa·s≤油液的动力粘度≤1Pa·s的油液。
7.一种根据权利要求1-6基于微流控芯片的油液粘度检测装置的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
8.根据权利要求7的基于微流控芯片的油液粘度检测装置的检测方法，其特征在于：油水界面电动移动速度与油液粘度对应数据库具体如下：
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【技术特征摘要】
1.一种基于微流控芯片的油液粘度检测装置，其特征在于：包括液体驱动装置和显微镜测速单元；
2.根据权利要求1的一种基于微流控芯片的油液粘度检测装置，其特征在于：水相储液池、油液储液池、水相废液储液池和油液废液储液池设置在一条直线上，油液储液池、油液废液储液池设置在水相储液池和水相废液储液池之间。
3.根据权利要求1的一种基于微流控芯片的油液粘度检测装置，其特征在于：第一层pdms基体和第二层pdms基体长度50mm，宽度25mm，总高度5mm。
4.根据权利要求1的一种基于微流控芯片的油液粘度检测装置，其特征在于：水相通道长度为20mm，宽度在200～...
【专利技术属性】
技术研发人员：王成法，周维泽，高琪，宋永欣，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：
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