[发明专利]一种气溶胶颗粒的富集装置

说明书

本发明公开了一种气溶胶颗粒的富集装置，包括包括富集喷嘴及外力场发生装置；外力场发生装置用于在富集喷嘴中形成外力场分布，外力场分布方向与富集喷嘴的轴线方向平行；气溶胶颗粒在外力场分布中受到外力场作用，且气溶胶颗粒受到的外力场作用方向由富集喷嘴的出口端指向富集喷嘴的入口端；本发明利用外力场发生装置在富集喷嘴中形成外力场分布，能够显著增加气溶胶颗粒的在富集喷嘴中的受力时间，增强气溶胶颗粒受到的萨夫曼升力作用，使气溶胶颗粒高效地运动至富集喷嘴的中心轴线上，实现在较短通道长度内气溶胶颗粒的高效、高精度富集；所述的富集装置在增材制造3D打印、喷墨打印、生物医学和环境检测等领域有着巨大的应用潜力。

技术领域

本发明属于气溶胶富集技术领域，特别涉及一种气溶胶颗粒的富集装置。

背景技术

气溶胶颗粒在增材制造(3D打印)、喷墨打印、生物医学和环境检测等领域有着广泛的应用，如基于气溶胶颗粒的打印技术，可用于制备微纳功能结构或印刷电路，气溶胶颗粒的高精度富集对于提升打印精度和微纳结构性能有着重要的意义。

目前，实现气溶胶颗粒富集的方法主要是通过改变喷嘴结构；如采用气动透镜等结构，使气溶胶颗粒受到指向通道中心的离心力及萨夫曼升力等作用力而实现富集；上述方法结构简单，但存在富集精度与效率不高，需要的通道长度较长等缺点；究其原因是由喷嘴结构改变而使气溶胶颗粒受到的萨夫曼升力等侧向作用力较弱，无法在较短的通道长度内实现对气溶胶颗粒的高精度富集。

综上，鉴于气溶胶颗粒的重要应用价值和潜力，且现有技术无法实现对气溶胶颗粒的高精度和高效富集，急需发展新型高效的气溶胶颗粒高精度富集装置。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种气溶胶颗粒的富集装置，以解决现有的富集装置中气溶胶颗粒受到的萨夫曼升力等侧向作用力较弱，无法在较短的通道长度内实现气溶胶颗粒的高精度富集的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种气溶胶颗粒的富集装置，包括富集喷嘴及外力场发生装置；外力场发生装置用于在富集喷嘴中形成外力场分布，外力场分布方向与富集喷嘴的轴线方向平行；气溶胶颗粒在外力场分布中受到外力场作用，且气溶胶颗粒受到的外力场作用方向由富集喷嘴的出口端指向富集喷嘴的入口端。

进一步的，富集喷嘴采用直线渐缩喷嘴，直线渐缩喷嘴的横截面积从入口端至出口端递减。

进一步的，外力场发生装置为磁场发生装置或电场发生装置。

进一步的，磁场发生装置在富集喷嘴中形成磁场分布，气溶胶颗粒在磁场分布中受到磁场力作用，且磁场力作用方向由富集喷嘴的出口端指向富集喷嘴的入口端；磁场发生装置采用永久性磁铁或通电螺旋线圈。

进一步的，永久性磁铁设置在富集喷嘴的入口端，且与富集喷嘴的轴线对中设置；通电螺旋线圈均匀缠绕在富集喷嘴的外侧壁面上。

进一步的，富集喷嘴采用通电螺旋线圈绕制形成。

进一步的，电场发生装置在富集喷嘴中形成电场分布，气溶胶颗粒在电场分布中受到电场力作用，且电场力作用方向由富集喷嘴的出口端指向富集喷嘴的入口端。

进一步的，电场分布方向与携带正电气溶胶颗粒的气流运动方向相反。

进一步的，电场分布方向与携带负电气溶胶颗粒的气流运动方向相同。

进一步的，气溶胶颗粒受到的外力场作用小于气溶胶颗粒受到的气流拖曳力，气溶胶颗粒受到的外力场作用和气溶胶颗粒受到的气流拖曳力处于相同数量级。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：