[发明专利]一种微通道芯体制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种微通道芯体制造工艺。

背景技术

迄今为止，国内外加工微通道芯体的方法大都采用以光刻、微机械加工、微蚀刻、多纤维拉制、激光化学三维写入、石蜡酸蚀、模块式构件组装及微图形转印等工艺方法的技术路线；其微通道几乎均在平面上形成二分之一的微通道后再用对称的另一部分弥合继而才能形成微通道整体构造，加工工艺复杂，加工成本高，且微通道的几何特征几乎为矩形、梯形且精度很难保证，同时微通道的深度也受到限制；而微通道的内表面由于微加工工艺的的局限性，对于一些非金属材料其微通道内表面较粗糙，而且其微通道闭合处的细微缝隙很难弥合，因此，其微通道几何端面的性状及进一步微细化、精密度的进一步精准尚不能满足诸多领域的需求。

另有一种通过排列微丝，然后用PDMS预聚物浇注于微丝之间的空隙使其固化，最后进行抽丝形成微通道芯体的方法，其工艺虽然简单，但存在如下缺陷：在形成交叉微通道时，由于微丝交叉排列总会在交叉点处凸起，所以浇注抽丝后形成的微通道不能在交叉点处保持原来的几何形状，另一方面在芯体基体的材料选择上，目前尚很难用耐腐蚀、耐高温、耐高压的合金加工出微通道芯体，使微通道的应用范围受限。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种可形成平整的交叉微通道，应用范围广的微通道芯体制造工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明的一种微通道芯体制造工艺，包括如下步骤：

A.     将网状的无纺布以单层或多层排列放置在腔体内，无纺布与腔体之间或无纺布之间、无纺布内的网孔形成空隙；

B.      选取金属粉末或非金属粉末作为灌注物加入空隙中，经过超声波振动或机械式振动后，施加压力使其密实成型，得到密实体；

C.     步骤B后，在真空中或惰性气体保护性气氛中将密实体熔融成型或烧结成型，得到芯体基体；若在熔融成型或烧结成型过程中无纺布并未完全气化溢出，则需要采用化学方法将无纺布腐蚀掉，无纺布消除后即可在芯体基体内形成微通道，从而得到微通道芯体。

作为上述技术方案的改进，所述的步骤B中的灌注物为有机材料，步骤C后，对微通道芯体进行加热直至使其软化，并采用加压方式使其塑性变形，以形成微米级或纳米级的二次微通道。

进一步，所述步骤C后，首先将微通道芯体放入器皿中真空处理，然后将所需的催化剂注入器皿中浸泡微通道芯体，使催化剂吸附于微通道内表面的微小孔隙中，以实现微通道内催化剂的壁载功能。

进一步，所述步骤A中的无纺布以多层排列放置在腔体内时，无纺布所在平面之间可以相互平行或者交叉。

本发明的有益效果是：本发明通过将网状的无纺布以单层或多层排列放置在腔体内，接着选取金属粉末或非金属粉末灌注在无纺布与腔体之间或无纺布之间、无纺布内的网孔形成的空隙中，使其密实成型后，对其进行熔融成型或烧结成型，无纺布消除后即可得到微通道芯体。本发明由于采用网状的无纺布，从而可以形成平整的交叉微通道，网状的无纺布可以根据所需形成的微通道的形状设计，并可以将无纺布在空间内任意排列来满足不同的需求，尤其是，可以在形成微通道芯体的基础上，使微通道塑性变形，形成纳米级的二次微通道；可以实现催化剂在微通道内的壁载功能，以加快化学反应速率；可以使用耐腐蚀、耐高温、耐高压的合金粉末形成芯体基体，拓宽了本发明的应用范围。

具体实施方式

本发明的一种微通道芯体制造工艺，包括如下步骤：

A.     将网状的无纺布以单层或多层排列放置在腔体内，无纺布与腔体之间或无纺布之间、无纺布内的网孔形成空隙；

网状的无纺布可以根据所需形成的微通道的形状设计，其网孔形状可以呈圆形、方形或者其他特殊形状。由于现有技术中无纺布形成的技术已经非常成熟了，在此不再赘述。

无纺布在腔体内的空间排列，可以形成单层结构或多层结构，排列形成多层结构时，无纺布所在平面之间可以相互平行或者交叉，通过不同的排列组合从而构建出不同的微通道，以适应不同的需求。

B.      选取金属粉末或非金属粉末作为灌注物加入空隙中，经过超声波振动或机械式振动后，施加压力使其密实成型，得到密实体；