CN104896191A - 一种可重复使用的石蜡阀 - Google Patents

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蔡晋
王征
宣旭
徐庆泽
曹小宝
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    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
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Abstract

一种可重复使用的石蜡阀，包括微流控芯片基板、微流控芯片盖板和弹性薄膜，弹性薄膜设置在微流控芯片基板与微流控芯片盖板中间，微流控芯片基板与弹性薄膜接触面密封，微流控芯片盖板与弹性薄膜接触面密封。本发明的有益效果：1.通过使用弹性薄膜将石蜡与流道隔离开来，避免石蜡流入流道而无法退回石蜡槽，实现了石蜡阀的可重复使用。2.由于石蜡未流入流道，可以避免石蜡对反应液的污染。3.通过控制加热的时间和功率可以控制阀的关闭时间，起到定时开关的作用。

Description

一种可重复使用的石蜡阀
技术领域
本发明涉及微流控领域，特别是涉及微流控中的石蜡阀，其改进之处是用弹性薄膜将石蜡与流道隔开，实现石蜡阀的可重复使用。
背景技术
在微流控系统中，微阀是关键器件之一，在微通道内起控制限流作用，它的可靠性、集成度以及加工成本对整个微流控系统有很大的影响。石蜡阀属于相变阀的一种，在相变阀的发展过程中，由于石蜡具有熔点低、易塑性形变等特性，较早被用来设计制造相变阀。P．Selvaganapathy等于2003年设计制造的热电驱动的内嵌石蜡相变阀，Robin．H．Liu等于2004年设计制造的一次性热驱动石蜡相变阀，韩国三星将相变阀集成到离心式微流控中实现商业化应用。虽然这些石蜡相变阀在一定程度上，弥补了传统机械型微阀门能耗大、不易与微系统结合的缺点，但是仍然存在制造工艺复杂、可重复利用性差等缺点；而且由于石蜡在微流道内充当塞子，易与流体混合，污染反应物。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种可重复使用的石蜡阀。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种可重复使用的石蜡阀，包括微流控芯片基板、微流控芯片盖板和弹性薄膜，弹性薄膜设置在微流控芯片基板与微流控芯片盖板中间，微流控芯片基板与弹性薄膜接触面密封，微流控芯片盖板与弹性薄膜接触面密封。
所述的微流控芯片基板上设有流道，其截面形状为半圆形。
所述的微流控芯片盖板上设有矩形石蜡槽。
所述的石蜡槽在流道的正上方，且内部填有石蜡。
所述的石蜡中混有10%四氧化三铁纳米颗粒，四氧化三铁纳米颗粒可以有效吸收红外激光，实现对石蜡的高效加热。
所述的弹性薄膜的材料为聚二甲基硅氧烷。
所述的微流控芯片基板和微流控芯片盖板的材料均为聚甲基丙烯酸甲酯。
所述的微流控芯片基板与弹性薄膜经过氧等离子处理后键合在一起。
本发明的有益效果：
1.通过使用弹性薄膜将石蜡与流道隔离开来，避免石蜡流入流道而无法退回石蜡槽，实现了石蜡阀的可重复使用。
2.由于石蜡未流入流道，可以避免石蜡对反应液的污染。
3.通过控制加热的时间和功率可以控制阀的关闭时间，起到定时开关的作用。
附图说明：
图1是石蜡阀打开状态的截面图；
图2是石蜡阀关闭状态的截面图；
图3是微流控芯片基板；
图4是微流控芯片盖板；
图中：1微流控芯片基板、2弹性薄膜、3微流控芯片盖板、4石蜡、5流道、6石蜡槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施对本发明做进一步的描述。
如图1所示：本实施例的一种可重复使用的石蜡阀，包括微流控芯片基板1和微流控芯片盖板3，并在微流控芯片基板1和微流控芯片盖板3中间设有一层弹性薄膜2。所述弹性薄膜2的材料为聚二甲基硅氧烷，其弹性较好，所述微流控芯片基板1和微流控芯片盖板2的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸甲酯的硬度远大于聚二甲基硅氧烷。微流控芯片基板1与弹性薄膜2经过氧等离子处理后键合在一起，微流控芯片盖板2与弹性薄膜2经过氧等离子处理后键合在一起。
如图3所示：所述微流控芯片基板1的表面设有流道5，其截面形状为半圆形，这种截面可以保证弹性薄膜2与流道5之间具有更好的接触，从而保证密闭性。
如图4所示：所述微流控芯片盖板3上设有石蜡槽6，所述石蜡槽6为矩形凹槽。石蜡槽6内填有石蜡4，石蜡4中混有四氧化三铁纳米颗粒，四氧化三铁纳米颗粒可以有效吸收红外激光，实现对石蜡4的高效加热。
如图2所示：当需要关闭阀时，将红外激光对准石蜡4，石蜡4吸收热量膨胀，挤压弹性薄膜2向下堵住流道5，实现阀的关闭操作。需要打开阀时，停止红外激光照射，石蜡4自然冷却，石蜡4收缩，同时在弹性薄膜2的作用下回到石蜡槽6内，流道5畅通，阀打开。按照这一流程可以继续实现阀的下次的关闭与打开的操作。
需要关闭阀时，将石蜡加热，石蜡膨胀将弹性薄膜向下挤压，直至堵住流道切断流道内的流体，起到阀的作用。当需要打开阀时，让石蜡降温冷却，收缩回原来的体积，弹性薄膜向上恢复，从而打开流道。通过控制对石蜡的加热时间及功率可以控制石蜡的膨胀体积，进而控制石蜡冷却的时间，从而起到定时开关的作用。

Claims (8)

1.一种可重复使用的石蜡阀，其特征在于: 包括微流控芯片基板（1）、微流控芯片盖板（3）和弹性薄膜（2），弹性薄膜（2）设置在微流控芯片基板（1）与微流控芯片盖板（3）中间，微流控芯片基板（1）与弹性薄膜（2）接触面密封，微流控芯片盖板（3）与弹性薄膜（2）接触面密封。
2.根据权利要求1所述的可重复使用的石蜡阀，其特征在于: 所述的微流控芯片基板（1）上设有流道（5），其截面形状为半圆形。
3.根据权利要求1所述的可重复使用的石蜡阀，其特征在于: 所述的微流控芯片基板（1）上设有矩形石蜡槽（6）。
4.根据权利要求1所述的可重复使用的石蜡阀，其特征在于: 所述的石蜡槽（6）在流道（5）的正上方，且内部填有石蜡（4）。
5.根据权利要求1所述的可重复使用的石蜡阀，其特征在于: 所述的石蜡（4）中混有10%四氧化三铁纳米颗粒。
6.根据权利要求1所述的可重复使用的石蜡阀，其特征在于: 所述的弹性薄膜（2）的材料为聚二甲基硅氧烷。
7.根据权利要求1所述的可重复使用的石蜡阀，其特征在于: 所述的微流控芯片基板（1）和微流控芯片盖板（3）的材料均为聚甲基丙烯酸甲酯。
8.根据权利要求1所述的可重复使用的石蜡阀，其特征在于: 所述的微流控芯片基板（1）与弹性薄膜（2）经过氧等离子处理后键合在一起。
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