纳米级流体混合器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种纳米级流体混合器，包括采用容器和驱动装置，所述容器内设有混合流道，所述混合流道上设有进液口和出气口，且所述进液口和出气口分别设置在混合流道的上下两侧；所述驱动装置包括用于驱动所述容器做旋转运动或往复运动的驱动机构。本实用新型专利技术的纳米级流体混合器，通过在混合流道的上下两侧分别设置进液口和出气口，可方便在液体注满混合流道后在液体的上下两侧注入气泡，在驱动装置的作用下，驱动容器做转转运动或往复运动，进而使得气泡和液体之间发生相对运动，加快液体混合速率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种液体混合装置，具体的为一种液体体积为纳米级条件下的纳米级流体混合器。
技术介绍
纳米流动系统现在广泛应用于纳米科技及生物科技中，比如微纳机电系统、DNA及蛋白质的分析、芯片实验室、微量化学反应器等。纳米通道的中流体混合在一些应用中是非常重要的影响因素，比如化学反应器重两种试剂的均匀混合。当雷诺数很低时，压力驱动的流动在简单通道中呈现为层流，此时流体的混合完全依赖于自然扩散。在纳米通道中，自然扩散的混合过程异常缓慢，Peclet数(Pe=Vl/D，式中V为流动速度，I为流道截面的特征长度，D为扩算率)巨大，此时扩散所需要的距离Af U*(l2/D)=Pe*l，Δ y Pe的增大成正比增大。在纳米通道中，Ay会达到cm量级，与纳米通道相比，此值巨大。鉴于此，本技术旨在探索一种纳米级流体混合器，该纳米级流体混合方法能够有效加快液体在纳米级微观条件下的混合速率，提高混合效率。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提出一种纳米级流体混合器，该纳米级流体混合器能够有效加快液体在纳米级微观条件下的混合速率，提高混合效率。要实现上述技术目的，本技术的纳米级流体混合器，包括容器和驱动装置，所述容器内设有混合流道，所述混合流道上设有进液口和出气口，且所述进液口和出气口分别设置在混合流道的上下两侧；所述驱动装置包括用于驱动所述容器做旋转运动或往复运动的驱动机构。进一步，所述容器包括流道芯片和流道盖片，所述混合流道设置在所述流道芯片的上表面上，所述流道盖片盖装在所述流道芯片的上表面上并密封所述混合流道，所述进液口设置在所述流道盖片上，所述出气口设置在所述流道芯片的下表面上。进一步，所述混合流道的深度为Ι-lOnm，所述混合流道的容积为O. lnm3-lum3。进一步，所述混合流道呈环形，所述驱动机构为驱动所述容器做旋转往复运动的电机。进一步，所述混合流道在径向方向上的宽度为3_98nm，所述混合流道中心的半径为 5-lOOnm。进一步，所述混合流道呈直线形，所述驱动机构包括电机和用于驱动所述容器做往复运动的连杆机构。进一步，所述连杆机构包括容器座、与电机同步转动的圆盘、与容器座滑动配合的滑轨和一端铰接在所述容器座上另一端偏心铰接在圆盘上的连杆II，所述滑轨的延伸方向位于所述圆盘的径向方向上。本技术的有益效果为本技术的纳米级流体混合器，通过在混合流道的上下两侧分别设置进液口和出气口，可方便在液体注满混合流道后在液体的上下两侧注入气泡，在驱动装置的作用下，驱动容器做转转运动或往复运动，进而使得气泡和液体之间发生相对运动，加快液体混合速率。需要说明的是本文所述的纳米级液体是指液体的体积为纳米级，即液体体积为lCT3nm3-lum3。附图说明图如图图图图分布图；图分布图；图分布图；图分布图。I为本技术纳米级流体混合器第一实施例的容器结构示意2为图1的A-A截面3为本技术纳米级流体混合器第二实施例的容器结构示意4为本实施例纳米级流体混合器的连杆机构示意5为混合流体与混合流道的模拟6为混合流道壁以Vwall=O. 4的速率剪切混合流体运动时各层混合液体的速率7为混合流道壁以Vwall=O. 6的速率剪切混合流体运动时各层混合液体的速率8为混合流道壁以Vwall=O. 8的速率剪切混合流体运动时各层混合液体的速率9为混合流道壁以Vwall=L O的速率剪切混合流体运动时各层混合液体的速率具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施方式作详细说明。第一实施例如图1和图2所示，为本技术纳米级流体混合器第一实施例的容器结构示意图。本实施例的纳米级流体混合器，包括容器I和驱动装置，容器I内设有混合流道2，混合流道2上设有进液口 3和出气口 4，且进液口 3和出气口 4分别设置在混合流道2的上下两侧；驱动装置包括用于驱动容器I作旋转运动或往复运动的驱动机构。本实施例的容器I包括流道芯片Ia和流道盖片lb，混合流道2设置在流道芯片Ia的上表面上，并用流道盖片Ib盖住密封，流道盖片Ib上设有进液口 3，流道芯片Ia的下表面上设有出气口 4。本实施例的混合流道2呈环形，驱动机构为驱动容器I做旋转往复运动的电机，混合流道2在径向方向上的宽度为3-98nm，混合流道I中心的半径为5-100nm。采用该结构的容器I结构简单，能够方便驱动容器I做旋转运动。本实施例的混合流道2的深度为Ι-lOnm，混合流道2的容积为O.1nm3-1um3,混合流道2的合适深度能够使得液体的紊乱流动对液体混合的作用更好。本实施例的纳米级流体混合器，通过在混合流道2的上下两侧分别设置进液口 3和出气口 4，可方便在液体注满混合流道2后在液体的上下两侧注入气泡，在驱动装置的作用下，驱动容器I做往复运动，进而使得气泡和液体之间发生相对运动，加快液体混合速率。第二实施例如图3所示，为本技术纳米级流体混合器第二实施例的容器结构示意图。本实施例的纳米级流体混合器，包括容器I和驱动装置，容器I内设有混合流道2，混合流道2上设有进液口 3和出气口 4，且进液口 3和出气口 4分别设置在混合流道2的上下两侧；驱动装置包括用于驱动容器I作旋转运动或往复运动的驱动机构。本实施例的容器I包括流道芯片Ia和流道盖片lb，混合流道2设置在流道芯片Ia的上表面上，并用流道盖片Ib盖住密封，流道盖片Ib上设有进液口 3，流道芯片Ia的下表面上设有出气口 4。本实施例的混合流道2呈直线形，驱动机构包括电机和用于驱动容器I做左右往复运动的连杆机构。本实施例的连杆机构包括容器座5、与电机同步转动的圆盘6、与容器座5滑动配合的滑轨7和一端铰接在容器座5上另一端偏心铰接在圆盘6上的连杆8，滑轨7的延伸方向位于圆盘6的径向方向上。通过圆盘6的旋转运动，能够转换为容器座5的往复直线运动。下面结合第一实施例的纳米级流体混合器对本技术的纳米级流体混合进行详细说明。该纳米级流体混合方法，包括如下步骤I)将需要混合的至少两种液体注满混合流道2，防止由于混合流道2内的空气太多形不成气泡，混合流道的容积为0.1nm3-1um3 ；2)向混合流道2的上下两侧分别注入至少一个气泡，在实际操作过程中，可以从上侧的进液口 3向混合流道2注入气泡，并从下侧的出气口 4向混合流道2注入气泡，并保证混合液体的上下两侧分别至少有一个气泡；3)驱动气泡和液体相对运动，液体在气泡的带动作用下混合，当混合流道2为环形时，可直接采用电机驱动容器I做旋转运动，旋转1-10圈即可完成液体之间的均匀混合。进一步，混合流道2采用混合液体的非亲润物质制成，非亲润物质与液体之间的接触角为90° -180°，每一种液体的非亲润物质均各不相同，当需要多种液体混合时，应当选取这些混合液体共同的非亲润物质来制作混合流道。采用液体的非亲润物质制作的混合流道2，能够防止气泡悬浮在液体中，保证气泡位于与混合流道2始终保持接触。具体的，当混合流道2的容积为0.1nm3,且驱动装置驱动容器I旋转10圈，液体之间能够混合均匀；当混合流道2的容积为lnm3，且驱动装置驱动容器I旋转8圈，液体之间能够混合均匀；当混合流道2的容积为lOOnm3，且驱动装置驱动容器I旋转4圈，液体之间能够混合均匀；当混合流道2的容积为lum3，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米级流体混合器，其特征在于：包括采用容器和驱动装置，所述容器内设有混合流道，所述混合流道上设有进液口和出气口，且所述进液口和出气口分别设置在混合流道的上下两侧；所述驱动装置包括用于驱动所述容器做旋转运动或往复运动的驱动机构。

【技术特征摘要】
1.一种纳米级流体混合器，其特征在于包括采用容器和驱动装置，所述容器内设有混合流道，所述混合流道上设有进液口和出气口，且所述进液口和出气口分别设置在混合流道的上下两侧；所述驱动装置包括用于驱动所述容器做旋转运动或往复运动的驱动机构。2.根据权利要求1所述的纳米级流体混合器，其特征在于所述容器包括流道芯片和流道盖片，所述混合流道设置在所述流道芯片的上表面上，所述流道盖片盖装在所述流道芯片的上表面上并密封所述混合流道，所述进液口设置在所述流道盖片上，所述出气口设置在所述流道芯片的下表面上。3.根据权利要求1或2所述的纳米级流体混合器，其特征在于所述混合流道的深度为1-1Onm,所述混合流道的容积为O. lnm3_lum...

【专利技术属性】
技术研发人员：解辉，刘朝，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：实用新型
国别省市：