一种基于激光冲击波力学效应的无阀微泵及其制造方法

摘要

本发明公开了一种基于激光冲击波力学效应的无阀微泵，该微泵包括泵体、流体入口、流体出口和牺牲层元件，其中泵体包括泵膜、泵腔以及扩张管和收缩管，所述扩张管和收缩管分别呈锥形管结构，所述牺牲层元件设置在泵腔上部泵膜处并由对激光辐射敏感的材料制成。当牺牲层表面受到激光辐射时，其吸收激光能量并瞬间气化，发生膨胀并产生等离子体爆炸气团以对泵膜起到冲击波的作用，相应使得泵腔体积交替改变由此执行流体的输送操作。本发明还公开了相应的制造方法。通过本发明，能够通过对微泵结构上的设计，有效利用激光冲击波力学效应来实现泵送功能，同时具备便于加工、成本和功耗低以及可远程控制等优点。

主权项

一种用于制备基于激光冲击波力学效应的无阀微泵的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：(a)制作包含有流体入口和流体出口的第一泵体阳模具，将聚二甲基硅氧烷的本体与交联剂按10:1的重量百分比混合并除尽气泡，由此获得粘稠状的混合物，然后将其浇注在所述第一泵体阳模具的表面上；(b)制作包含内部流体通道和泵腔结构的第二泵体阳模具，将该第二泵体阳模具与所述第一泵体阳模具无间隔地对准，并覆盖于所述粘稠状的混合物上，然后施加压力以使多余的混合物挤出；此外，对于该第二泵体阳模具而言，它的内部流体通道被划分为分别位于所述泵腔结构左右两侧并与之相连通的扩张管和收缩管，其中扩张管呈锥形管结构并且其直径沿着从所述流体入口到所述泵腔结构的方向逐渐增大，收缩管同样呈锥形管结构并且其直径沿着从所述泵腔结构到所述流体出口的方向逐渐增大，所述扩张管和收缩管呈对称分布，并且其锥形结构的锥形角度均被设定为7°；(c)将执行步骤(b)后的两个泵体阳模具及其中间的混合物放置在烘箱中，并在70℃～90℃的环境烘干处理4小时～1小时，由此使所述粘稠状的混合物固化并完全凝固；(d)分别使两个泵体阳模具与固化后的所述混合物相分离，由此制得包含内部流体通道和泵腔结构、并具有流体入口和流体出口的泵体；(e)在所制得的泵体上部相应于泵腔结构的位置设置由硅酸乙酯黑漆材料制成的牺牲层元件，该牺牲层元件用于在工作时接收激光辐射并吸收激光能量发生气化膨胀，产生等离子体爆炸气团并相应使得泵腔结构的体积交错改变由此执行流体的输送操作；(f)最后，将所制得的泵体与等大的硅片键合在一起，然后将两个玻璃管分别固定于所述流体入口和流体出口，由此获得所需的无阀微泵产品并且该微泵产品可直接使用并对外界流体执行泵入和泵出功能。