[发明专利]一种微米颗粒自组装装置以及方法

说明书

本发明属于微米级别芯片领域，具体公开了一种微米颗粒自组装装置以及方法，其组装方法涉及到了介电泳力。所述的微米颗粒自组装装置为矩形结构，结构包括开放端口、工作电源、接地电源。本发明所用的微米颗粒自组装方法是：通过开放端口让两颗粒进入矩形自组装装置，接通电源后两颗粒受到介电泳力的作用相互靠近达到自组装目的。本发明的优势在于：微米尺度下对颗粒快速无损自组装；装置仅通过施加电场便能实现，装置结构简单，成本低。

技术领域

本发明属于微米级别芯片领域，具体公开了一种微米颗粒自组装装置以及方法，其组装方法涉及到了介电泳力进行颗粒驱动。本发明可用于微米级别的颗粒自组装工艺。

背景技术

微流控芯片是一种以微米级别对流体中的颗粒进行控制为主要特征的新兴科学技术，该技术具有操作方便，对颗粒无损，在低成本的情况下进行高精度的颗粒操控，适合工厂、科研院所、大专院校等场所使用。现如今微电子系统的发展日益加快，对微米级别的装配要求越来越高，社会急需一种能实现大批量，速度快的流水线生产微米级别颗粒的自组装工艺。

发明内容

本发明目的在于提供一种微米颗粒自组装装置以及方法，在矩形装置里的两个微米颗粒悬浮在溶液中通过柔性的外力作用下尽可能的靠近，当两颗粒相互靠近的过程中挤压液体，液体反作用于微米颗粒，使微米颗粒无法靠近。本装置可以让微米颗粒相互依靠在一起实现自组装。

本发明的技术方案是：一种微米颗粒自组装装置以及方法，包括开放端口1、开放端口2、工作电源3、接地电源4。在开放端口1上接有工作电源3，提供2V电压；在开放端口2上接接地电源4，提供0V电压。矩形结构边长为200μm，宽为200μm，高为200μm的立体矩形结构。立体矩形结构中溶液密度为1000kg/m3的不可压缩牛顿流体；相对介电常数为80 F/m；动力粘度为0.001Pa·s。工作时，待自组装颗粒从开放端口1与开放端口2进入立体矩形结构，工作电源提供2V电压；在立体矩形结构中的微米颗粒受到直流电场的作用，粒子之间也产生相互作用，在微米颗粒的周围空间中产生非均匀电场。空间非均匀电场与每个微米颗粒中产生的电偶极子发生交互作用，这种交互作用是由微米颗粒电性质的差异和流体媒介引发介电泳力施加于每个微米粒子所引起的，交互作用使粒子受到束缚作用。使微米颗粒相互靠近，并且最后朝电压正极方向移动，实现微米颗粒自组装工艺。

本发明的收益在于：相对于其他微米颗粒自组装装置，本发明实现微米颗粒的自组装方法为介电泳力技术，能够让微米颗粒相互靠近并且向一个方向流动。由于施加的电压低，对微米颗粒损伤较小，适用于生物细胞，微米颗粒以及各种对外力敏感颗粒的自组装。本发明工作全过程仅施加电场，此外不需要其他形式能量输入。

附图说明

图1是所述微米颗粒自组装装置整体结构示意二维图。

图2 是所述微米颗粒自组装装置工作过程颗粒位移以及流场图。

图3是所述微米颗粒自组装装置颗粒速度曲线图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细说明，但本发明的具体实施方式不限于此。

一种直流电场中微米颗粒自组装装置，利用PDMS为材料，通过光刻与显影等制造工艺制造SUB模具，并且将PDMS材料经固化剂混合后涂覆在模具上，经过加热冷却定型后脱模制得PDMS阴膜，然后将经过固化剂混合后的PDMS材料涂覆与PC片上，再通过加热固化后脱模制得PDMS平板，PDMS阴膜与平板配合所得的微结构即为所述微米颗粒自组装装置。