【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及流体均流器件，尤其涉及一种维持流体均匀性的超构材料均流器件、制备工艺及应用。
技术介绍
1、维持流体均匀性对于微流控芯片开发、管道结构设计、换热器结构设计、生物组织培养、燃料电池等领域具有重要影响，当流体通过扩张或收缩的管道时，流体的流线会因管道的形状变化而发生弯曲，使流体的均匀性降低，骤然变化或过大的管道扩张或收缩可能导致流体与管道壁分离或形成涡流，进而产生压力下降、能耗增加、系统效率降低、温度分布不均等问题。
2、相关技术中，采用优化流道结构的方式减少或消除流体流动中的涡流、旋转对均匀性的影响，如在流道中设置分散的许多微小分支，形成树状或者网状结构等，流道内部的结构比较复杂，并且通常是基于工程经验进行设计，最终形成的流道结构并不精准，流体均匀性的可靠性较差。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种维持流体均匀性的超构材料均流器件，能够维持流体在经过收缩或扩张管道后的均匀性，并具有较高的可靠性。
2、本专利技术还提出一种制备上述维持流体均匀性的超构材料均流器件的制备工艺以及维持流体均匀性的超构材料均流器件的应用。
3、根据本专利技术的第一方面实施例的维持流体均匀性的超构材料均流器件，其特征在于，包括：
4、过渡部，具有水力渗透率k1，所述过渡部呈弧形且半径为r，其中r1＜r＜r2；
5、第一维持部，具有水力渗透率k3，所述过渡部的一端的外侧与所述第一维
6、第二维持部，具有水力渗透率k2，所述第二维持部的宽度大于所述第一维持部的宽度，所述过渡部另一端的外侧与所述第二维持部的外侧相接，所述第二维持部位于所述过渡部内侧的部分与所述第一维持部相接；
7、其中，流体在所述第一维持部内的流速大于在所述第二维持部内的流速，所述过渡部、所述第一维持部与所述第二维持部均由超构材料制成，并且
8、根据本专利技术实施例的维持流体均匀性的超构材料均流器件，至少具有如下有益效果：
9、本专利技术的实施例中构建了符合由达西定律以及相应边界条件获得的维持变通道中流体均匀性的条件公式的均流器件，具有充分的理论基础，可靠性高，均流器件能够维持流体在经过收缩或扩张管道后的均匀性，减小了流体在流动过程中的压降和阻力，进而保证了流体在变通道流动中的稳定性和均匀性。
10、根据本专利技术的第二方面实施例的维持流体均匀性的超构材料均流器件，包括：
11、过渡部，呈环形，内壁具有水力渗透率k1，所述过渡部的截面为弧形且半径为r，其中r1＜r＜r2；
12、第一维持部，呈环形，内壁具有水力渗透率k3，所述过渡部的一端与所述第一维持部连接；
13、第二维持部，呈环形，内壁具有水力渗透率k2，所述第一维持部的内径小于所述第二维持部的内径，所述过渡部的另一端与所述第二维持部连接；
14、其中，流体在所述第一维持部内的流速大于在所述第二维持部内的流速，所述过渡部、所述第一维持部与所述第二维持部的内壁均由超构材料制成，并且
15、根据本专利技术的一些实施例，所述过渡部、所述第一维持部与所述第二维持部由多孔介质材料制成。
16、根据本专利技术的一些实施例，所述过渡部具有多个间隔排布的第一组成单元，所述过渡部具有孔隙率ε1，所述第二维持部具有多个均匀排布的第二组成单元，所述第二维持部具有孔隙率ε2；其中，
17、根据本专利技术的第三方面实施例的维持流体均匀性的超构材料均流器件制备工艺，用于制备第一和第二方面实施例中的维持流体均匀性的超构材料均流器件，包括：
18、s1：根据预设条件设定r1与r2，代入维持流体均匀性的条件公式，并得到
19、s2：设定k1或k2，得到过渡部与第二维持部的水力渗透率；
20、s3：选择具有相应水力渗透率的材料制成过渡部与第二维持部。
21、根据本专利技术的一些实施例，还包括s4步骤，位于步骤s2与步骤s3之间；
22、s4：选择具有孔隙率ε1的所述过渡部，以及具有孔隙率ε2的所述第二维持部，其中，
23、根据本专利技术的一些实施例，所述s3步骤还包括：
24、s5：准备第一基材，加工形成具有多个第一组成单元阵列排布的所述过渡部，并根据ε1得到所述第一组成单元的外径及间距；准备第二基材，加工形成具有多个第二组成单元阵列排布的所述的第二维持部，并根据ε2得到所述第二组成单元的外径及间距。
25、根据本专利技术的一些实施例，所述s5步骤还包括：根据流体压力，调节所述第一组成单元和/或第二组成单元的阵列疏密度。
26、根据本专利技术的一些实施例，选择多孔介质材料制成所述过渡部与所述第二维持部，所述多孔介质材料的观测尺寸不小于所述维持流体均匀性的超构材料均流器件的整体尺寸。
27、维持流体均匀性的超构材料均流器件在如下任意项中的应用：制氧机分子筛、燃料电池结构、热交换器结构、微流控芯片、生物组织培养中。
28、本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
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1.维持流体均匀性的超构材料均流器件，其特征在于，包括：
2.维持流体均匀性的超构材料均流器件，其特征在于，包括：
3.根据权利要求1所述的维持流体均匀性的超构材料均流器件，其特征在于，所述过渡部、所述第一维持部与所述第二维持部由多孔介质材料制成。
4.根据权利要求3所述的维持流体均匀性的超构材料均流器件，其特征在于，所述过渡部具有多个间隔排布的第一组成单元，所述过渡部具有孔隙率ε1，所述第二维持部具有多个均匀排布的第二组成单元，所述第二维持部具有孔隙率ε2；其中，
5.维持流体均匀性的超构材料均流器件制备工艺，其特征在于，用于制备权利要求1至4中任一项所述的维持流体均匀性的超构材料均流器件，包括：
6.根据权利要求5所述的维持流体均匀性的超构材料均流器件制备工艺，其特征在于，还包括S4步骤，位于步骤S2与步骤S3之间；
7.根据权利要求6所述的维持流体均匀性的超构材料均流器件制备工艺，其特征在于，所述S3步骤还包括：
8.根据权利要求7所述的维持流体均匀性的超构材料均流器件制备工艺，其特征在于，
9.根据权利要求5所述的维持流体均匀性的超构材料均流器件制备工艺，其特征在于，选择多孔介质材料制成所述过渡部与所述第二维持部，所述多孔介质材料的观测尺寸不小于所述维持流体均匀性的超构材料均流器件的整体尺寸。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的维持流体均匀性的超构材料均流器件在如下任意项中的应用：制氧机分子筛、燃料电池结构、热交换器结构、微流控芯片、生物组织培养中。
...【技术特征摘要】
1.维持流体均匀性的超构材料均流器件，其特征在于，包括：
2.维持流体均匀性的超构材料均流器件，其特征在于，包括：
3.根据权利要求1所述的维持流体均匀性的超构材料均流器件，其特征在于，所述过渡部、所述第一维持部与所述第二维持部由多孔介质材料制成。
4.根据权利要求3所述的维持流体均匀性的超构材料均流器件，其特征在于，所述过渡部具有多个间隔排布的第一组成单元，所述过渡部具有孔隙率ε1，所述第二维持部具有多个均匀排布的第二组成单元，所述第二维持部具有孔隙率ε2；其中，
5.维持流体均匀性的超构材料均流器件制备工艺，其特征在于，用于制备权利要求1至4中任一项所述的维持流体均匀性的超构材料均流器件，包括：
6.根据权利要求5所述的维持流体均匀性的超构材料均流器件制备工艺，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱桂妹，陈梦瑶，沈翔瀛，李保文，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：
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