一种气泡摆动式微混合系统

摘要

本发明公开了属于微混合器技术领域的一种气泡摆动式微混合系统。气泡摆动式微混合器中，气体、液体a和液体b在主混合微通道入口的渐扩喷嘴处形成汇聚流，该汇聚流在气液界面张力和粘性剪切力的共同支配下形成气泡序列，在周期性交替直流脉冲电压的激励下，主混合微通道上方两侧的薄膜电阻微加热器上产生周期性交替温升，在主混合微通道相应宽度方向上形成周期性反向温度梯度，温度梯度导致界面张力梯度，液体向低温侧移动，气泡向高温测移动，周期性反向温度梯度使气泡在通道宽度方向上高频摆动，从而强化流体之间的混合。本发明能够快速高效地实现两种不同流体在微尺度下的充分混合，具有广阔的应用前景。

主权项

一种气泡摆动式微混合装置，其特征在于：该气泡摆动式微混合装置包括双路直流脉冲电压系统(1)、供液泵系统(2)、流体输送管路系统(3)，微混合器主体(4)及连接导线(5)；所述微混合器主体(4)由上层盖板(41)和下层基底(42)键合而成；所述下层基底(42)上加工有主混合微通道(425)、气体入口(6)、气体入口微通道(421)、液体a入口(7)、液体a入口微通道(422)、液体b入口(8)、液体b入口微通道(423)、混合液体流出通道(426)、混合液体流出出口(9)、气泡流出通道(427)、气泡流出出口(10)、渐扩喷嘴(424)和栅格过滤器(428)，气体入口微通道(421)、液体a入口微通道(422)和液体b入口微通道(423)汇聚于主混合微通道(425)入口处，用于将气体、液体a和液体b传递至主混合微通道(425)，在主混合微通道(425)的入口处设置渐扩喷嘴(424)，气体、液体a和液体b在渐扩喷嘴(424)处形成汇聚流，该汇聚流在气液界面张力和粘性剪切力的共同支配下形成气泡序列，主混合微通道(425)出口处分别加工有混合液体流出通道(426)和气泡流出通道(427)，在混合液体流出通道(426)的入口处加工有栅格过滤器(428)，混合液体经栅格过滤器(428)后滤除气泡，经混合液体流出通道(426)后由混合液体流出出口(9)流出，含气泡的废液经气泡流出通道(427)后由气泡流出出口(10)排出；所述上层盖板(41)面向下层基底(42)一侧沉积有薄膜电阻微加热器层，薄膜电阻微加热器层分为两部分，分别为薄膜电阻微加热器a(412)和薄膜电阻微加热器b(413)，且在薄膜电阻微加热器层与上层盖板(41)之间沉积有绝缘薄膜(411)，绝缘薄膜(411)用于薄膜电阻微加热器层与上层盖板(41)之间的电绝缘，在薄膜电阻微加热器a(412)和薄膜电阻微加热器b(413)上再沉积金属引线(414)将薄膜电阻微加热器a(412)和b(413)的大部分覆盖，未被金属引线(414)覆盖的部分为薄膜电阻微加热器a(412)和b(413)的有效加热区域，薄膜电阻微加热器a(412)和薄膜电阻微加热器b(413)的有效加热区域均沿主混合微通道(425)长度方向设置，位于主混合微通道(425)内，并且分布于主混合微通道(425)的上方两侧；所述供液泵系统(2)通过流体输送管路(3)向微混合器主体(4)内提供气体及待混合的两种液体；所述双路直流脉冲电压系统(1)通过连接导线(5)与微混合器主体(4)上层盖板(41)上的金属引线(414)相连，为微混合器主体(4)上的薄膜电阻微加热器a(412)和薄膜电阻微加热器b(413)提供周期性直流交替脉冲激励电压，从而使混合液体内产生沿主混合微通道(425)宽度方向上的周期性反向温度梯度，液体向低温侧移动，气泡向高温测移动，主混合微通道(425)内的周期性反向温度梯度导致气泡序列在该微通道宽度方向上做周期性摆动，使液体充分混合。