CN107695042A - 一种纳尺度物质清除装置及其工作方法 - Google Patents
一种纳尺度物质清除装置及其工作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107695042A CN107695042A CN201710769773.XA CN201710769773A CN107695042A CN 107695042 A CN107695042 A CN 107695042A CN 201710769773 A CN201710769773 A CN 201710769773A CN 107695042 A CN107695042 A CN 107695042A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microprobe
- nanoscale
- substrate
- fluid
- langevin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 5
- 230000009022 nonlinear effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 abstract 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
- B08B7/02—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by distortion, beating, or vibration of the surface to be cleaned
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
- B08B7/02—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by distortion, beating, or vibration of the surface to be cleaned
- B08B7/026—Using sound waves
Landscapes
- Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明公开了一种纳尺度物质清除装置及其工作方法，包括兰杰文振子、连接针、微探针及基板，其中，连接针粘接于兰杰文振子的辐射面上，微探针一端粘接于连接针端部，整体插入流体中，流体位于基板之上。该装置通过兰杰文振子对微探针进行励振，利用做横向振动的微探针与纳尺度物质之间的冲击和微探针在流体中产生的声学涡流场，对分散在基板上的纳尺度物质进行清除。本发明的纳尺度物质清除装置具有易小型化、结构紧凑、可靠性好、便于操作等优点。
Description
技术领域
本发明属于纳米制造、生物医学技术领域，尤其涉及一种利用超声振动和声学涡流场清除基板上纳尺度物质的装置及其工作方法。
背景技术
随着生物医学、纳米制造等领域的快速发展，如何清除任意基板上任意位置的纳尺度物质已经成为一个重要课题。高效率、低成本和可控的纳尺度物质清除技术具有巨大的应用前景，但目前缺乏这方面的技术。
发明内容
针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种纳尺度物质清除装置及其工作方法，以解决现有技术中无法有效地清除基板上任意位置周围小范围内的纳尺度物质。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的一种纳尺度物质清除装置，包括：兰杰文振子、连接针、微探及基板，其中连接针粘接于兰杰文振子的辐射面上，微探针一端粘接于连接针的端部，且整体插入流体中，流体位于基板之上；通过兰杰文振子对微探针进行励振，利用做横向振动的微探针与流体中的纳尺度物质之间的冲击和微探针在流体中产生的声学涡流场，对分散在基板上小范围内的纳尺度物质进行清除。
优选地，所述的微探针与基板之间为相互接触或非相互接触式。
优选地，所述的连接针的材料为不锈钢或其它金属。
优选地，所述的微探针的材料为玻璃纤维或其它柔性材料。
优选地，所述的兰杰文振子固定在三维移动平台上，实现基板上任意位置附近微小范围内纳尺度物质的清除。
本发明的一种纳尺度物质清除装置的工作方法，包括步骤如下：
对兰杰文振子施加交流电压，兰杰文振子对微探针进行励振，微探针平行于基板做横向振动，其与基板上流体中的纳尺度物质之间产生冲击，把纳尺度物质弹开原来位置；微探针的振动在流体中产生声场，进而由声场的非线性效应产生从微探针针身向周围流动的声学涡流场，驱动流体中基板上的纳尺度物质运动而离开其原来位置并向微探针两边扩散，从而实现纳尺度物质的清除。
本发明的有益效果：
本发明的纳尺度物质清除装置具有易小型化、结构紧凑、可靠性好、便于操作等优点，并且可对基板上任意位置周围小范围内的纳尺度物质进行定点清除。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
参照图1所示，本发明的一种纳尺度物质清除装置，包括兰杰文振子1、连接针2、微探针3及基板5，其中连接针2粘接于兰杰文振子1的辐射面上，连接针2包括两部分，一部分平行于基板5表面，另一部分垂直于基板5表面，微探针3一端粘接于连接针2的端部并平行于基板5，微探针3整体插入基板5上承载的流体4中，通过兰杰文振子1对微探针3进行励振，一方面，微探针3平行于基板5做横向振动，与基板5上流体4中的纳尺度物质之间产生冲击，把纳尺度物质弹开原来位置；另一方面，微探针3的振动会在流体4中产生声场，进而由声场的非线性效应产生从微探针3针身向周围流动的声学涡流场，驱动流体4中基板5上的纳尺度物质运动而离开其原来位置并向微探针3两边扩散，从而实现纳尺度物质的清除。
由于兰杰文振子1固定在三维移动平台上，可以通过调节三维移动平台实现基板5上任意位置附近微小范围内纳尺度物质的清除，并获得不同的清除图案。流体4作为声学和流动媒介。
下面借助于一个实施例说明本发明提供的纳尺度物质清除装置，兰杰文振子1由苏州海纳科技有限公司提供，型号为HNC-2565-59，外形尺寸为24mm*30mm（直径*高度）,谐振频率为65.3kHz。连接针2的材料为不锈钢，直径为1mm，水平部分长度为4cm（不包含与兰杰文振子1粘接的部分），垂直部分长度为5mm，连接针2由兰杰文振子1励振，微探针3的材料为玻璃纤维，半径为10μm，长度为3mm（不包含与连接针2粘接的部分），整体浸入流体4中。圆形薄片硅基板5水平放置，半径为3cm，厚度为0.1mm，表面光滑。流体4为去离子水，高度为1mm，半径为5mm。纳尺度物质分散在基板5上的流体4中，沉降在基板5表面。
当幅值为80Vp-p频率为65.3kHz的交流电压加到兰杰文振子1上时，对于浓度为0.056mg/ml的硅纳米颗粒（直径300-500nm）水溶液，经过1min时间的超声处理，可以在基板5表面形成300μm*100μm的矩形清除区域。
本发明的一种纳尺度物质清除装置的工作方法，包括步骤如下：
对兰杰文振子施加交流电压，兰杰文振子对微探针进行励振，微探针平行于基板做横向振动，其与基板上流体中的纳尺度物质之间产生冲击，把纳尺度物质弹开原来位置；微探针的振动在流体中产生声场，进而由声场的非线性效应产生从微探针针身向周围流动的声学涡流场，驱动流体中基板上的纳尺度物质运动而离开其原来位置并向微探针两边扩散，从而实现纳尺度物质的清除。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种纳尺度物质清除装置，其特征在于，包括：兰杰文振子、连接针、微探针及基板，其中，连接针粘接于兰杰文振子的辐射面上，微探针一端粘接于连接针的端部，且整体插入流体中，流体位于基板之上；通过兰杰文振子对微探针进行励振，利用做横向振动的微探针与流体中的纳尺度物质之间的冲击和微探针在流体中产生的声学涡流场，对分散在基板上小范围内的纳尺度物质进行清除。
2.根据权利要求1所述的纳尺度物质清除装置，其特征在于，所述的微探针与基板之间为相互接触或非相互接触式。
3.根据权利要求1所述的纳尺度物质清除装置，其特征在于，所述的连接针的材料为不锈钢或其它金属。
4.根据权利要求1所述的纳尺度物质清除装置，其特征在于，所述的微探针的材料为玻璃纤维或其它柔性材料。
5.根据权利要求1所述的纳尺度物质清除装置，其特征在于，所述的兰杰文振子固定在三维移动平台上，实现基板上任意位置附近微小范围内纳尺度物质的清除。
6.一种纳尺度物质清除装置的工作方法，其特征在于，包括步骤如下：
对兰杰文振子施加交流电压，兰杰文振子对微探针进行励振，微探针平行于基板做横向振动，其与基板上流体中的纳尺度物质之间产生冲击，把纳尺度物质弹开原来位置；微探针的振动在流体中产生声场，进而由声场的非线性效应产生从微探针针身向周围流动的声学涡流场，驱动流体中基板上的纳尺度物质运动而离开其原来位置并向微探针两边扩散，从而实现纳尺度物质的清除。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710769773.XA CN107695042B (zh) | 2017-08-31 | 2017-08-31 | 一种纳尺度物质清除装置及其工作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710769773.XA CN107695042B (zh) | 2017-08-31 | 2017-08-31 | 一种纳尺度物质清除装置及其工作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107695042A true CN107695042A (zh) | 2018-02-16 |
| CN107695042B CN107695042B (zh) | 2020-11-20 |
Family
ID=61170420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710769773.XA Active CN107695042B (zh) | 2017-08-31 | 2017-08-31 | 一种纳尺度物质清除装置及其工作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107695042B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109411395A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-03-01 | 南京航空航天大学 | 一种超声刻蚀装置 |
| CN110961031A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-07 | 淮阴工学院 | 一种非接触式微/纳颗粒操控方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5505785A (en) * | 1994-07-18 | 1996-04-09 | Ferrell; Gary W. | Method and apparatus for cleaning integrated circuit wafers |
| CN1799710A (zh) * | 2004-12-31 | 2006-07-12 | 财团法人工业技术研究院 | 基板清洗系统与方法 |
| CN102698678A (zh) * | 2012-06-18 | 2012-10-03 | 南京航空航天大学 | 一种纳米物质斑点成形装置 |
| CN102698679A (zh) * | 2012-06-26 | 2012-10-03 | 南京航空航天大学 | 纳米物质操控方法 |
| CN103864173A (zh) * | 2014-02-26 | 2014-06-18 | 南京航空航天大学 | 一种在多个位置上同时聚集微/纳颗粒的方法及其装置 |
-
2017
- 2017-08-31 CN CN201710769773.XA patent/CN107695042B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5505785A (en) * | 1994-07-18 | 1996-04-09 | Ferrell; Gary W. | Method and apparatus for cleaning integrated circuit wafers |
| CN1799710A (zh) * | 2004-12-31 | 2006-07-12 | 财团法人工业技术研究院 | 基板清洗系统与方法 |
| CN102698678A (zh) * | 2012-06-18 | 2012-10-03 | 南京航空航天大学 | 一种纳米物质斑点成形装置 |
| CN102698679A (zh) * | 2012-06-26 | 2012-10-03 | 南京航空航天大学 | 纳米物质操控方法 |
| CN103864173A (zh) * | 2014-02-26 | 2014-06-18 | 南京航空航天大学 | 一种在多个位置上同时聚集微/纳颗粒的方法及其装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| NING LI, JUNHUI HU.ETC: "Mobile acoustic streaming based trapping and 3-dimensional transfer of a singlenanowire", 《APPLIED PHYSICS LETTERS》 * |
| 王晓飞: "液体中纳米物质超声操控装置及其分析", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109411395A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-03-01 | 南京航空航天大学 | 一种超声刻蚀装置 |
| CN110961031A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-07 | 淮阴工学院 | 一种非接触式微/纳颗粒操控方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107695042B (zh) | 2020-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102698679B (zh) | 纳米物质操控方法 | |
| Maisonhaute et al. | Surface acoustic cavitation understood via nanosecond electrochemistry. Part III: Shear stress in ultrasonic cleaning | |
| Destgeer et al. | Recent advances in microfluidic actuation and micro-object manipulation via surface acoustic waves | |
| CN107695042B (zh) | 一种纳尺度物质清除装置及其工作方法 | |
| Kokot et al. | Dynamic self-assembly and self-organized transport of magnetic micro-swimmers | |
| CN201572918U (zh) | 一种弹性铺粉装置 | |
| CN103864173B (zh) | 一种在多个位置上同时聚集微/纳颗粒的方法及其装置 | |
| Keswani et al. | Effect of non-ionic surfactants on transient cavitation in a megasonic field | |
| CN110961031B (zh) | 一种非接触式微/纳颗粒操控方法 | |
| CN107983429B (zh) | 一种基于仿生基底的宽频带式声表面波分选芯片 | |
| CN102976267A (zh) | 单根纳米线或纳米管低速驱动方法及其装置 | |
| Abedini-Nassab et al. | Nanotechnology and acoustics in medicine and biology | |
| CN207446165U (zh) | 一种微纳物质的环状聚集物成形装置 | |
| Potter et al. | Design, fabrication, and testing of surface acoustic wave devices for semiconductor cleaning applications | |
| Mettin et al. | Acoustic bubbles: control and interaction with particles adhered to a solid substrate | |
| CN102923646A (zh) | 微纳米尺度物体的超声操控系统 | |
| CN102698678B (zh) | 一种纳米物质斑点成形装置 | |
| CN203232614U (zh) | 一种超声悬浮演示实验装置 | |
| CN103030108A (zh) | 一种单根纳米线或纳米管的超声操控方法及其装置 | |
| CN105668508A (zh) | 利用线性振动实现受控微纳沟道刻蚀及纳米切割的超声装置及其工作方法 | |
| CN207446166U (zh) | 一种微纳物质分离装置 | |
| Wang et al. | An ultrasonic manipulator with noncontact and contact-type nanowire trapping functions | |
| Zhou et al. | Enhanced impedance flow cytometry via acoustic-driven microparticle focusing in microchannels | |
| CN209087779U (zh) | 一种超声刻蚀装置 | |
| CN101414796A (zh) | 基于声表面波的高输出功率二维微驱动器装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |