[发明专利]一种可实现液滴尺寸不依赖流量的微流控芯片

摘要

本发明公开了一种可实现液滴尺寸不依赖流量的微流控芯片，属于微流控芯片技术领域。该微流控芯片突出界面张力及几何构型对液滴生成的影响，减小液滴尺寸对速度的依赖性。该微流控芯片包括上层通道结构，中间层和下层通道结构。上层通道由离散相通道、连续相通道、液滴生成腔、液滴观测腔连接组成；同时利用田口法减少试验次数,确定液滴生成腔的最优几何参数结构。本芯片使得液滴能均一稳定生成，不依赖两相流量的变化,有助于突破液滴生成的驱动限制，扩大芯片性能维持稳定的速度范围，使微液滴两相流能够适用于不同的驱动条件。

主权项

1.一种可实现液滴尺寸不依赖流量的微流控芯片，该微流控芯片为一种基于界面张力诱导下的微流控芯片，其特征在于：该微流控芯片基于界面张力诱导下的微通道结构通过改变几何参数，得到最优的参数结构；该微流控芯片包括上层微通道(1)、中间层薄膜(2)、下层微通道(3)；上层微通道(1)包括离散相通道(4)、离散相入口(5)、连续相通道(6)、连续相入口(7)、驱动相通道(8)、驱动相入口(9)、液滴生成腔(10)、主通道(11)、液滴观测腔(12)、出口(13)；下层微通道(3)包括凹槽(14)；离散相通道(4)和连续相通道(6)一端分别连接离散相入口(5)和连续相入口(7)；离散相通道(4)和连续相通道(6)另一端共同连接在液滴生成腔(10)上；液滴生成腔(10)另一端连接主通道(11)；驱动相入口(9)连接驱动相通道(8)后与主通道(11)共同连接在液滴观测腔(12)的一端；液滴观测腔(12)另一端连接出口(13)；上层微通道(1)和中间层薄膜(2)通过紫外线等离子键合机进行键合连接，再将下层微通道(3)中的凹槽(14)对准上层微通道(1)的液滴生成腔(10)，将下层微通道(3)与中间层薄膜(2)进行键合连接；在下层微通道(3)中通入PDMS预制试剂，对上层微通道(1)进行施压，利用热固法将PDMS预制试剂进行固定，在液滴生成腔(10)的底部形成弧形壁面；两相流体流动时，通道弧形壁面使离散相在前后两端的曲率不同，当拉普拉斯压力差无法继续被界面变形平衡时，离散相形成液滴；离散相形成液滴过程中，由于流动阻力相对小，界面张力起主导作用，决定液滴断裂的临界条件。