CN206950822U - 流体处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种流体处理装置，其包括：具有第一流体通道的基体，所述第一流体通道的流体入口分布于所述基体的第一表面的第一区域内；流体阻挡部，具有与所述第一表面相对设置的第二表面；多个凸起部，所述凸起部一端固定设置于所述第一表面的第二区域内，另一端与所述第二表面固定连接，相邻凸起部之间间隔一定距离，所述第一表面的第二区域与第一区域邻接，从而使所述多个凸起部、流体阻挡部与基体之间配合形成第二流体通道，且待处理的流体仅能通过所述第二流体通道进入第一流体通道。本实用新型的流体处理装置具有通量大、流阻小、能高效清除流体中微/纳米级颗粒等特点，可重复使用，使用寿命长，且适于规模化大批量生产。

Description

流体处理装置

技术领域

本实用新型具体涉及一种对含有颗粒物的流体进行净化处理的装置及其制备方法。

背景技术

在日常的生活、工作中，人们对于去除流体中的颗粒而使流体得以净化有着广泛的需求。例如，针对低质量的空气，需去除其中的粉尘、微小颗粒等，以保障人体的健康。又例如，针对水、油(食用油、汽油、柴油等)，需去除其中的颗粒物，以实现水、油的纯化。再例如，针对生物医药等领域，需去除或筛选血液和体液中的细胞、病毒、细菌等。

传统的流体处理装置(例如口罩、空气净化器等)大多存在通量低、体积大、使用寿命短等缺陷，且对于流体中细微颗粒的清除效果低下。

近年来，随着微纳米加工技术的发展，研究人员又提出了一些基于多孔薄膜的流体处理设备，即，通过在薄膜上刻蚀(腐蚀)出微米或纳米级的众多孔洞，使其可以应用于清除流体中的颗粒，尤其是微小颗粒，其尺寸能精准控制。但是这种装置存在通量与机械强度间的矛盾，通量大的，往往机械结构脆弱，而机械强度大的，通量又很小。这是由于其加工技术的限制，若孔洞越小，则薄膜厚度就需要越薄，这也使得多孔薄膜的机械支撑性能进一步劣化，无法适应恶劣环境，且使用寿命亦非常有限，所以迄今为止还不能实用化。

当前还有研究人员利用牺牲层技术，实现了包含横向流道的流体处理装置(参阅图1所示)，这些横向流道的孔径可以被控制在数个纳米，因此利于清除流体中的细微颗粒，但其通量过小。

发明内容

本实用新型的主要目的在于提供一种改良的流体处理装置及其制备方法，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本实用新型采用的技术方案包括：

本实用新型实施例提供了一种流体处理装置，其包括：

具有第一流体通道的基体，所述第一流体通道具有流体入口和流体出口，所述第一流体通道的流体入口分布于所述基体的第一表面的第一区域内；

流体阻挡部，具有与所述基体的第一表面相对设置的第二表面，用于阻止待处理流体直接进入所述第一流体通道的流体入口；

彼此间隔设置的复数个凸起部，所述凸起部一端固定设置于所述基体的第一表面的第二区域内，另一端与所述流体阻挡部的第二表面固定连接，其中相邻凸起部之间的距离大于0但小于混杂于待处理的流体内的选定颗粒的粒径，所述基体的第一表面的第二区域与第一区域邻接，从而使所述复数个凸起部、流体阻挡部与基体之间配合形成第二流体通道，且待处理的流体仅能通过所述第二流体通道进入第一流体通道。

较为优选的，所述复数个凸起部环绕所述第一流体通道的流体入口设置。

较为优选的，所述凸起部为竖立设置的微米线或纳米线，其直径为1nm～50μm，长度为50nm～200μm，相邻凸起部之间的距离为1nm～50μm。

本实用新型实施例还提供了一种制备流体处理装置的方法，其包括：

提供具有第一表面和与第一表面相背对的第三表面的衬底；

对所述衬底的第一表面进行加工，从而在所述衬底的第一表面形成彼此间隔设置的复数个凸起部，或者，在所述衬底的第一表面生长形成彼此间隔设置的复数个凸起部，其中相邻凸起部之间的距离大于0但小于混杂于待处理的流体内的选定颗粒的粒径；

在所述衬底的第一表面上设置具有与所述衬底的第一表面相对设置的第二表面的流体阻挡部，并至少使分布在所述衬底的第一表面的第二区域内的复数个凸起部与所述流体阻挡部的第二表面固定连接；

对所述衬底的第三表面进行加工，形成贯穿所述衬底的第一流体通道，所述第一流体通道的流体入口分布于所述衬底的第一表面的第一区域内，所述衬底的第一表面的第二区域与第一区域邻接，使分布在所述衬底的第一表面的第二区域内的复数个凸起部、流体阻挡部与衬底之间配合形成第二流体通道，且待处理的流体仅能通过所述第二流体通道进入第一流体通道。

较之现有技术，本实用新型提供的流体处理装置至少具有通量大、流阻小、能高效清除流体中微/纳米级颗粒等特点，还可采用较厚的基体，机械强度高，可以清洗及多次使用，使用寿命长，且制备工艺简单可控，适于规模化大批量制备。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种包含横向流道的流体处理装置的剖视图；

图2为本实用新型第一实施例中一种流体处理装置的剖视图；

图3a-图3e为本实用新型一些典型实施方案中一种流体处理装置中凸起部的横向截面图；

图4a-图4c为本实用新型一些典型实施方案中一种流体处理装置中凸起部的排布示意图；

图5a-图5c为本实用新型第一实施例中多种流体处理装置的俯视图；

图6为本实用新型第二实施例中一种流体处理装置的剖视图；

图7为本实用新型第三实施例中一种流体处理装置的剖视图；

图8为本实用新型第四实施例中一种流体处理装置的剖视图；

图9为本实用新型第五实施例中一种流体处理装置的剖视图；

图10为本实用新型一典型实施例中一种流体处理装置的制备工艺流程图。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本实用新型的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

本实用新型实施例的一个方面提出的一种流体处理装置包括：

具有第一流体通道的基体，所述第一流体通道具有流体入口和流体出口，所述第一流体通道的流体入口分布于所述基体的第一表面的第一区域内；

流体阻挡部，具有与所述基体的第一表面相对设置的第二表面，用于阻止待处理流体直接进入所述第一流体通道的流体入口；

彼此间隔设置的复数个凸起部，所述凸起部一端固定设置于所述基体的第一表面的第二区域内，另一端与所述流体阻挡部的第二表面固定连接，其中相邻凸起部之间的距离大于0但小于混杂于待处理的流体内的选定颗粒的粒径，所述基体的第一表面的第二区域与第一区域邻接，从而使所述复数个凸起部、流体阻挡部与基体之间配合形成第二流体通道，且待处理的流体仅能通过所述第二流体通道进入第一流体通道。

其中，所述基体可以是各种形态的，例如矩形体状、片状、多面体状、半球状、球状或其它非规则形态的。因此，所述的“第一表面”可以是所述基体上的任何一个非特定的合适的平面或曲面。

其中，所述第一流体通道可以是任意形态的通孔，其流体入口分布在所述基体的第一表面上，而其流体出口既可以分布在所述基体的与所述第一表面不同的另一表面上(例如，该另一表面可以与所述第一表面相邻、相背对)，也可分布在所述的第一表面上(当然在这种情况下，所述的第一表面上应有流体阻隔机构，使待处理的流体不会在所述第一表面上直接流动至所述流体出口处。在一些情况下，所述第一流体通道的流体出口也是可以分布在所述基体内部的，例如，当所述基体内存在用以接收经处理后的流体的空腔时。

其中，所述流体阻挡部亦可以是多种形态的，例如可以为片状、薄壳状、矩形体状、多面体状等，只要其能够使待处理的流体不会从由所述复数个凸起部、流体阻挡部与基体之间配合形成的第二流体通道之外的流体通道进入所述的第一流体通道的流体入口即可。而所述流体阻挡部的设置形式亦可以为多样的，例如，其可以整体与所述基体间隔设置，亦可局部与所述基体连接，甚至在某些情况下，亦可是与所述基体被一体加工形成。

其中，所述基体的第一表面的第一区域和第二区域的分布形态可以是多样的，例如所述第一区域与第二区域可以是邻接的，也可以间隔一定距离，也可以是第二区域环绕第一区域设置，也可以是第一区域局部嵌入第二区域。该两者的分布形态可依据所述流体阻挡部、基体的结构及彼此之间的位置关系等而调整。

其中，所述的复数个凸起部是指两个或更多凸起部。其中所述的凸起部是相对于所述基体的第一表面的平坦或凹下的部分而言，其形态可以是多样的，例如，其可以为站立设置的线状、柱状、片状、管状、锥状、锥台状结构或其它规则或不规则结构，而其横向截面结构(此处的横向，主要是指与所述基体的第一表面平行的方向)亦可以是规则或不规则形状的，例如可以是多边形(三角形、四边形或其它)、圆形、椭圆形、星形等等(参阅图3a-图3e)。

其中，所述的复数个凸起部可以规则或不规则、均匀或非均匀的分布在所述基体的第一表面上(参阅图4a-图4c)。

其中，所述第一流体通道的流体入口具有规则或不规则形状，例如多边形(矩形、菱形或其它)、圆形或椭圆形等，其可以依据实际应用之需求而简单调整。

其中，所述的待处理流体可以是气相或液相的，例如空气、水、油类，在某些情况下，也可以是呈流体状的颗粒物质的集合，或者某些物质的熔融态等。

其中，所述的“颗粒”主要是指固相颗粒，但在某些情况下，亦可以是与所述流体(特别是液相流体)不相容的液滴等。

在一些较为优选的实施方案中，所述基体的第一表面的第二区域环绕所述第一区域设置。特别是，分布于所述第二区域的复数个凸起部环绕所述第一流体通道的流体入口设置。这样的设置形式，可使分布于所述第二区域的复数个凸起部之间的间隙均作为第二流体通道的组成部分，从而获得较大的流体通量。

在一些较为优选的实施方案中，所述基体的第一表面的第三区域内亦间隔设置有复数个凸起部，所述第二区域设于所述第三区域和第一区域之间。其中，分布在所述第三区域的复数个凸起部的顶部可与所述流体阻挡部连接，也可不与所述流体阻挡部连接，特别是，当这些凸起部顶部不与所述流体阻挡部连接时，则这些凸起部顶部之间的间隙亦可构成流体通道，从而进一步增加所述流体处理装置与流体的接触面，提升流体通量。

尤其优选的，所述基体的第一表面的第三区域环绕所述第二区域设置。进一步的，分布在所述第三区域的凸起部与分布在所述第二区域的凸起部可以是相同或不同的。特别优选的，无论是分布在所述第三区域还是所述第二区域，只要是分布在所述基体的第一表面的相邻凸起部之间的距离均大于0但小于混杂于待处理的流体内的选定颗粒的粒径。

较为优选的，所述基体的第一表面的第一区域及第二区域分布在所述流体阻挡部于所述基体的第一表面上的正投影内。

较为优选的，所述凸起部为线状或柱状凸起，其长径比为4：1～200000：1，而相邻凸起部之间的距离与所述凸起部的长度的比值为1：4～1：200000。通过采用这种结构和分布形态的凸起部，可以使多个凸起部可密集布置(凸起部自身在单位面积内所占比例少)，利于对流体中的微小颗粒进行处理，同时还赋予所述流体处理装置较大的流体通量(凸起部之间的孔隙较之凸起部自身体积更大)。

尤其优选的，所述凸起部为竖立设置的微米线(管)或纳米线(管)，其直径为1nm～50μm，长度为50nm～200μm，相邻凸起部之间的距离为1nm～50μm，如此可以使构建形成的流体处理装置能处理流体中粒径小至纳米级的颗粒，且保持较高的流体处理通量。

更进一步的，分布于所述基体的第一表面的第三区域的复数个凸起部排布形成具有超疏水或超疏油性能的微米级或纳米级阵列结构。如此，还可赋予所述流体处理装置自清洁等功能。

当然，也可以通过在所述凸起部的局部或全部表面设置由业界已知的合适低表面能物质形成的涂层，或直接利用疏水材料形成所述凸起部，从而使其具有超疏水性能、自清洁性能等。

在一些较为具体的实施方案中，所述第一流体通道的孔径可以为1μm～1mm。

在一些较为具体的实施方案中，所述基体的厚度在1μm以上。

其中，所述基体的材质可以选自金属、非金属、有机材料、无机材料等，例如硅片、聚合物、陶瓷等，且不限于此。

在一些较为优选的实施方案中，所述凸起部可选自纳米线，例如碳纳米线、碳纳米管、ZnO纳米线、GaN纳米线、TiO₂纳米线、Ag纳米线、Au纳米线中的任一种或两种以上的组合。

在一些具体应用方案中，所述凸起部可以由光催化材料或具有抗菌、杀菌功能的材料形成，或者，所述凸起部也可以是表面覆盖有光催化材料或具有杀菌、抗菌功能的材料形成的涂层。例如，所述凸起部可采用ZnO纳米线、GaN纳米线、TiO₂纳米线等具有光催化的性质的纳米线，在光辅助照射下，能够降解流体中的有机物。例如，所述凸起部可采用Ag纳米线、Au纳米线等，以杀灭流体中的细菌、病毒、微生物。

在一些较为具体的实施方案中，所述流体阻挡部的厚度为0.5μm～200μm。

在一些较为优选的实施方案中，所述流体处理装置还可包括至少一个支撑体，所述支撑体一端与所述基体固定连接，另一端与所述流体阻挡部固定连接。藉由所述支撑体，可实现流体阻挡部与基体之间更为牢固稳定的配合，并可有效的对分布在流体阻挡部与基体之间的凸起部形成保护，避免因流体阻挡部和/或基体在受到外力作用后，对所述凸起部挤压而造成的凸起部坍塌、损毁等问题。

其中，所述支撑体可以是多种形态的，例如柱状(圆柱、多棱柱等)、台阶状、锥台状等，且不限于此，其抗折能力应大于任一所述的凸起部。以及，所述支撑体可以是在流体阻挡部与基体之间加工形成，也可以是与基体或流体阻挡部一体加工形成。

进一步的，所述的支撑体可以是两个以上，并且该两个以上支撑体对称分布于所述第一流体通道的流体入口周围。

在一些较为优选的实施方案中，所述第一流体通道的流体入口上还可架设有一根以上支撑梁，所述支撑梁与所述流体阻挡部固定连接，用以对流体阻挡部形成支撑，进一步提升所述流体处理装置的结构强度。

进一步的，所述支撑梁可以为多根，其可以平行排布在所述第一流体通道的流体入口上。

在一些较为优选的实施方案中，所述凸起部表面还设置有功能材料层，所述功能材料层的材质包括光催化材料、抗菌材料等等，且不限于此。例如，较为典型的光催化材料可以是二氧化钛等，在包含此种功能材料的流体处理装置对流体进行处理时，若辅以紫外光照等，还可对流体中的一些有机污染物等进行光催化降解，实现对流体的多重净化。又例如，较为典型的抗菌材料可以是诸如Au、Ag等贵金属，藉其可以在流体的处理过程中，同步灭杀流体中的细菌、病毒等。

进一步的，为利于光线透入，所述流体处理装置中的至少部分组件的至少局部为透明结构。例如，所述流体阻挡部、基体、凸起部中的部分或全部可以由透明材料制成。

本实用新型实施例的另一个方面提出的一种流体处理装置的制备方法包括：

提供具有第一表面和与第一表面相背对的第三表面的衬底；

对所述衬底的第一表面进行加工，从而在所述衬底的第一表面形成彼此间隔设置的复数个凸起部，或者，在所述衬底的第一表面生长形成彼此间隔设置的复数个凸起部，其中相邻凸起部之间的距离大于0但小于混杂于待处理的流体内的选定颗粒的粒径；

在所述衬底的第一表面上设置具有与所述衬底的第一表面相对设置的第二表面的流体阻挡部，并至少使分布在所述衬底的第一表面的第二区域内的复数个凸起部与所述流体阻挡部的第二表面固定连接；

对所述衬底的第三表面进行加工，形成贯穿所述衬底的第一流体通道，所述第一流体通道的流体入口分布于所述衬底的第一表面的第一区域内，所述衬底的第一表面的第二区域与第一区域邻接，使分布在所述衬底的第一表面的第二区域内的复数个凸起部、流体阻挡部与衬底之间配合形成第二流体通道，且待处理的流体仅能通过所述第二流体通道进入第一流体通道。

在一些较为具体的实施方案中，所述的制备方法包括：

在所述衬底的第一表面上设置图形化的第一光刻胶掩模，再对所述衬底的第一表面进行刻蚀，从而在所述衬底的第一表面形成彼此间隔设置的复数个凸起部，之后除去所述第一光刻胶掩模；

在所述衬底的第一表面涂布可溶性或可腐蚀的有机物和/或无机物，并使有机物和/或无机物填充所述复数个凸起部之间的间隙，形成牺牲层；

在所述牺牲层上设置第二光刻胶掩模，再对所述牺牲层进行刻蚀，至少使分布在所述衬底的第一表面的第二区域中的复数个凸起部顶部暴露出，之后除去所述第二光刻胶掩模；

在所述衬底的第一表面设置第三掩模，并使所述衬底第一表面上的、与所述流体阻挡部相对应的区域暴露出，之后沉积形成流体阻挡部，再除去所述第三掩模；

在所述衬底的第三表面上设置图形化的第四光刻胶掩模，再对所述衬底的第三表面进行刻蚀，直至露出填充在相邻凸起部之间的牺牲材料，从而在所述衬底的第三表面形成槽孔，所述槽孔所在位置与所述衬底的第一表面的第一区域相对应，所述衬底的第一表面的第二区域环绕所述第一区域设置，

除去所述第四光刻胶掩模及填充在所述复数个凸起部之间的牺牲材料，于所述衬底上形成所述第一流体通道。

较为优选的，所述的复数个凸起部为阵列排布的复数根竖直纳米柱或竖直纳米线。

以下将结合附图及若干实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明。需说明的是，附图中所示的仅仅是对本实用新型流体处理装置及相关器件的结构进行简单的示意，因此未精确绘制出其中各组件的尺寸、大小比例等。

请参阅图2及图5a-图5b所示，在本实用新型的第一实施例中，一种流体处理装置包括基体101，所述基体101具有第一表面101a，且所述基体101的第一区域1011(图中虚线围合的区域)分布有若干作为流体通道的通孔104，所述第一表面上设置有多根竖直微/纳米线/管103(即，微米级的线、微米级的管、纳米线、纳米管中的任一种或多种的组合)形成的阵列，分布在环绕第一区域1011的第二区域1012内的所述通孔104分布的多根微/纳米线/管103的顶部还连接有流体阻挡部102，所述流体阻挡部102设置于所述通孔104的流体入口上方，使待处理的流体无法绕过前述的微/纳米线/管阵列而直接进入所述通孔104，所述流体阻挡部102具有与所述第一表面1011相对设置的第二表面102b。而在所述第一表面1011的其余区域1013(可命名为第三区域)内亦可密集分布多根竖直微/纳米线/管103。在图2中，带有虚线的箭头示出了流体的行进方向。

其中，因前述微/纳米线/管具有较大的高径比(或者长径比)，使得这些微/纳米线/管可密集排布于所述基体的第一表面，通过调整这些微/纳米线/管的间距，即可对流体中不同粒径范围的颗粒进行清除处理，特别是，当采用的均是纳米线/管时，通过将这些纳米线/管之间的间距控制在纳米级，不仅可以去除流体中的极微小的颗粒，而且因纳米线/管自身直径极小，还可使其对于流体的阻力被控制在很低的水平，并形成很大的流体通量，远远优于现有的多孔膜、基于横向流道的流体处理装置等。

其中，若参考业界已知的方案，将前述的微/纳米线/管阵列进行一定的设计，还可使之形成超疏水结构、超疏油结构，不仅可以清除流体中的颗粒，且还可通过自清洁作用，使被阻挡的颗粒无法在所述流体处理装置的功能区域(微/纳米线/管阵列表面)积聚，避免所述流体处理装置在长期使用后失效。

其中，所述基体101可以具有较大的厚度，使其对前述微/纳米线/管阵列形成较好的支撑，同时还可进一步增强所述流体处理装置的机械强度，使所述流体处理装置耐压、耐弯折、耐碰撞、耐冲击，进而使其可以在多种环境中应用而不致损坏，例如可以应用于对高压、高速流体进行处理，这一功能是现有的多孔膜等无法企及的。

其中，所述流体阻挡部可以是片状的，其厚度等可依据实际应用需求而调整。

其中，所述流体处理装置各部分(101、102、103、104)的材料选择范围是多样的，可以是无机材料，也可以是有机材料，例如金属、非金属无机材料、塑料、陶瓷、半导体、玻璃、聚合物等。当这些部分都选择使用无机材料时，所述流体处理装置还具有耐温度变化的特性，可以处理高温和低温流体。

采用前述设计的所述的流体处理装置可以(超声)清洗，多次使用，且仍旧保持良好的流体处理能力。

当利用所述的流体处理装置对流体进行处理时，含有杂质颗粒的流体在进入前述微/纳米线103组成的阵列时，其中粒径大于一定数值的颗粒(或一些与流体不相容的液滴，例如空气中的水滴或油中的水滴)被阻挡在前述微/纳米线/管阵列之外，之后流体经由各微/纳米线/管之间的间隙到达通孔104的入口处后再进入通孔104，实现对流体的净化和/或者对所需颗粒(液滴)的富集回收。

请再次参阅图2所示，在该第一实施例的一些具体应用方案中，前述微/纳米线的直径可以为1nm～50μm，长度(高度)h₁可以为50nm～200μm，相邻微/纳米线之间的距离可以为1nm～50μm。所述通孔104的孔径w可以为1μm～1mm。所述基体的厚度h₂可以在1μm以上。所述流体阻挡部的厚度h₃可以为0.5μm～200μm。

请再次参阅图3a-图3e，前述微/纳米线的横向截面结构可以是规则或不规则形状的，例如可以是多边形(三角形、四边形或其它)、圆形、椭圆形、星形等等。

请再次参阅图4a-图4c，前述微/纳米线可以规则或不规则、均匀或非均匀的分布在所述基体的第一表面上。在一些较为具体的应用方案中，相邻微/纳米线的平均间距在1nm～50μm。

另外，请参阅图5a-图5c，在该第一实施例中，前述通孔104和流体阻挡部102的形状(特别是横向截面的形状)可以是多样的，例如可以是圆形、正方形、长方形或其它形状。

请参阅图6所示，较为优选的，在本实用新型的第二实施例中，一种流体处理装置包括基体201，所述基体201具有第一表面和与该第一表面相背对的和第三表面，且所述基体201上分布有若干作为流体通道的通孔204，所述第一表面上设置有多根竖直微/纳米线/管203形成的阵列，环绕所述通孔204分布的多根微/纳米线/管203的顶部还连接有流体阻挡部202，所述流体阻挡部202设置于所述通孔204的流体入口上方，使待处理的流体无法绕过前述的微/纳米线/管阵列而直接进入所述通孔204。并且，在所述通孔204周围还对称或不对称的分布有一个以上的，例如四根支撑体205，藉由所述支撑体205还可增加对所述流体阻挡部202的支撑，实现流体阻挡部与基体之间更为牢固稳定的配合，并可有效的对分布在流体阻挡部与基体之间的微/纳米线/管阵列形成保护，避免因流体阻挡部和/或基体在受到外力作用后，对前述微/纳米线/管阵列挤压而造成的微/纳米线/管203坍塌、损毁等问题。

其中，所述支撑体可以是多种形态的，例如可以具有矩形、梯形、台阶形纵向截面(此处的纵向可理解为垂直于所述基体第一表面的方向)等等，且不限于此。在该第二实施例的一些具体实施方案中，所述支撑体可以为自所述通孔204边缘部向上突出形成的凸台等，其上端连接所述流体阻挡部202。

其中，所述支撑体的数量、直径、分布密度等可根据实际需要而调整，但应尽量少的占用所述基体第一表面的空间，避免其对所述微/纳米线的流体通量造成大的影响。

该第二实施例中所采用的基体、微/纳米线/管阵列、流体阻挡部、通孔等的结构、设置形式、材质等可与前文述及的相同或相似，故而此处不再赘述。

请参阅图7所示，较为优选的，在本实用新型的第三实施例中，一种流体处理装置包括基体301，所述基体301具有第一表面和与该第一表面相背对的和第三表面，且所述基体301上分布有若干作为流体通道的通孔304，所述第一表面上设置有多根竖直微/纳米线/管303形成的阵列，环绕所述通孔304分布的多根微/纳米线/管303的顶部还连接有流体阻挡部302，所述流体阻挡部302设置于所述通孔304的流体入口上方，使待处理的流体无法绕过前述的微/纳米线/管阵列而直接进入所述通孔304。并且，在所述通孔304上还架设有一根以上的，例如对称或不对称排布的多根支撑梁305，藉由所述支撑梁305还可增加对所述流体阻挡部302的支撑，实现流体阻挡部与基体之间更为牢固稳定的配合，并可有效的对分布在流体阻挡部与基体之间的微/纳米线/管阵列形成保护，避免因流体阻挡部和/或基体在受到外力作用后，对前述微/纳米线/管阵列挤压而造成的微/纳米线/管303坍塌、损毁等问题。

其中，所述支撑梁可以是多种形态的，例如可以拱桥形等，且不限于此。且进一步的，所述支撑梁还可与其它支撑体配合，例如第二实施例中述及的支撑体配合。

其中，所述支撑梁的数量、尺寸、分布密度等可根据实际需要而调整，但应尽量少的遮挡所述通孔的流体入口，避免其对所述流体处理装置的流体通量造成大的影响。

该第三实施例中所采用的基体、微/纳米线/管阵列、流体阻挡部、通孔等的结构、设置形式、材质等可与前文述及的相同或相似，故而此处不再赘述。

请参阅图8所示，较为优选的，在本实用新型的第四实施例中，一种流体处理装置包括基体401，所述基体401具有第一表面4011和与该第一表面相背对的第三表面4012，且所述基体401上分布有若干作为流体通道的通孔404，所述第一表面上设置有多根竖直纳米柱403形成的阵列，环绕所述通孔304分布的多根纳米柱403的顶部还连接有流体阻挡部402，所述流体阻挡部402设置于所述通孔404的流体入口上方，使待处理的流体无法绕过前述的纳米柱阵列而直接进入所述通孔304。并且，在所述纳米柱403表面及所述基体401的第一表面上还设置有光催化材料层405。在以包含光催化材料层405的流体处理装置对流体进行处理时，若辅以紫外光照等，还可对流体中的一些有机污染物等进行光催化降解，实现对流体的多重净化。

其中，为利于光线透入，所述流体阻挡部、基体、凸起部中的部分或全部可以由透明材料制成。在本实施例的一些具体实施方案中，所述流体阻挡部可以整体由透明材料制成，例如光线射入。

其中，较为典型的光催化材料可以是二氧化钛等，但不限于此。

其中，为形成所述光催化材料层405，本领域技术人员可以采用业界已知的多种方式，例如涂布(旋涂、喷涂、印刷等)、物理或化学气相沉积(如MOCVD、PECVD、原子层沉积等)、溅射等等，且不限于此。

其中，所述光催化材料层405的厚度可以被控制在纳米级，以尽量减少其对所述流体处理装置的流体通量的影响。

该第四实施例中所采用的基体、微/纳米线/管阵列、流体阻挡部、通孔等的结构、设置形式、材质等可与前文述及的相同或相似，故而此处不再赘述。

请参阅图9所示，较为优选的，在本实用新型的第五实施例中，一种流体处理装置包括基体501，所述基体501具有第一表面5011和与该第一表面相背对的第三表5012面，且所述基体501上分布有若干作为流体通道的通孔504，所述第一表面上设置有多根竖直纳米柱503形成的阵列，环绕所述通孔504分布的多根纳米柱503的顶部还连接有流体阻挡部502，所述流体阻挡部502设置于所述通孔504的流体入口上方，使待处理的流体无法绕过前述的纳米柱阵列而直接进入所述通孔504。并且，在所述纳米柱503表面及所述基体501的第一表面上还设置有抗菌材料层505。在以包含抗菌材料层505的流体处理装置对流体进行处理时，可以在流体的处理过程中，同步灭杀流体中的细菌、病毒等，实现对流体的多重净化。

其中，较为典型的抗菌材料可以是诸如Au、Ag等贵金属等，但不限于此。

其中，为形成所述抗菌材料层505，本领域技术人员可以采用业界已知的多种方式，例如涂布(旋涂、喷涂、印刷等)、物理或化学气相沉积(如MOCVD、PECVD、原子层沉积等)、溅射等等，且不限于此。

其中，所述抗菌材料层505的厚度可以被控制在纳米级，以尽量减少其对所述流体处理装置的流体通量的影响。

该第五实施例中所采用的基体、微/纳米线/管阵列、流体阻挡部、通孔等的结构、设置形式、材质等可与前文述及的相同或相似，故而此处不再赘述。

本实用新型的所述流体处理装置可以通过物理、化学方法制备，例如可以是化学生长法、物理加工法等，特别是MEMS(微机电系统，Microelectromechanical Systems)法等。

例如，请参阅图10所示，在本实用新型的第六实施例中，一种流体处理装置的制备工艺可以包括如下步骤：

S1：在衬底(例如硅片)的一侧表面(定义为第一表面a)上设置图形化的光刻胶掩模；

S2：对所述衬底的第一表面进行刻蚀，从而在所述衬底的第一表面形成彼此间隔设置的多根垂直纳米线，之后除去所述第一光刻胶掩模；

S3：在所述衬底的第一表面涂布可溶性或可腐蚀的有机物和/或无机物，并使有机物和/或无机物填充各垂直纳米线之间的间隙，形成牺牲层；

S4：在所述牺牲层上设置光刻胶，并进行光刻；

S5：对所述牺牲层进行刻蚀，使分布在所述衬底的第一表面的第二区域中的多根垂直纳米线顶部暴露出，之后除去光刻胶；

S6：在所述衬底的第一表面设置光刻胶掩模，并使所述衬底第一表面上的、与所述流体阻挡部相对应的区域暴露出；

S7：在暴露出的、与所述流体阻挡部相对应的区域内沉积形成流体阻挡部；

S8：剥离除去光刻胶；

S9：在所述衬底的第二表面上设置图形化的刻蚀掩模；

S10：对所述衬底的与第一表面相背对的另一侧表面(定义为第三表面b)进行刻蚀，直至露出填充在相邻垂直纳米线之间的牺牲材料，从而在所述衬底的第三表面形成槽孔，所述槽孔所在位置与所述衬底的第一表面的第一区域相对应，所述衬底的第一表面的第二区域环绕所述第一区域设置；

S11：除去所述刻蚀掩模及填充在各垂直纳米线之间的牺牲材料，制得流体处理装置。

前述各步骤中采用的刻蚀方法可以是光刻、机械刻蚀、干法刻蚀、湿法刻蚀等。

例如，在前述步骤S1中，形成图形化(纳米图形)的光刻胶掩模的方法包括：光刻技术、纳米小球掩膜技术、纳米(金属)颗粒掩膜技术等，且不限于此。

例如，在前述步骤S2中，可通过业界已知的方式，例如RIE、ICP、湿法腐蚀、电化学腐蚀等刻蚀出垂直纳米线阵列。

例如，在前述步骤S3中，填充的可溶性有机物可以是光刻胶等或可腐蚀无机物如金属、SiO₂、氮化硅等。

例如，在前述步骤S10中，可通过业界已知的方式，例如RIE、ICP、湿法腐蚀、电化学腐蚀等刻蚀出所述槽孔。

显然，本实用新型流体处理装置的制备工艺是简单可控的，适合批量化大规模生产。

应当理解，上述实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种流体处理装置，其特征在于包括：

具有第一流体通道的基体，所述第一流体通道具有流体入口和流体出口，所述第一流体通道的流体入口分布于所述基体的第一表面的第一区域内；

流体阻挡部，具有与所述基体的第一表面相对设置的第二表面，用于阻止待处理流体直接进入所述第一流体通道的流体入口；

彼此间隔设置的复数个凸起部，所述凸起部一端固定设置于所述基体的第一表面的第二区域内，另一端与所述流体阻挡部的第二表面固定连接，其中相邻凸起部之间的距离大于0但小于混杂于待处理的流体内的选定颗粒的粒径，所述基体的第一表面的第二区域与第一区域邻接，从而使所述复数个凸起部、流体阻挡部与基体之间配合形成第二流体通道，且待处理的流体仅能通过所述第二流体通道进入第一流体通道。

2.根据权利要求1所述的流体处理装置，其特征在于：所述复数个凸起部环绕所述第一流体通道的流体入口设置；和/或，所述基体的第一表面的第三区域内亦间隔设置有复数个凸起部，所述第二区域设于所述第三区域和第一区域之间；和/或，所述第一流体通道的孔径为1μm～1mm；和/或，所述基体的厚度在1μm以上；和/或，所述流体阻挡部的厚度为0.5μm～200μm；和/或，所述凸起部表面还设置有功能材料层，所述功能材料层的材质包括光催化材料或抗菌材料；和/或，所述流体处理装置中的至少部分组件的至少局部为透明结构。

3.根据权利要求2所述的流体处理装置，其特征在于：所述基体的第一表面的第三区域环绕所述第二区域设置。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的流体处理装置，其特征在于：所述基体的第一表面的第一区域及第二区域分布在所述流体阻挡部于所述基体的第一表面上的正投影内。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的流体处理装置，其特征在于：所述流体处理装置还包括至少一个支撑体，所述支撑体一端与所述基体固定连接，另一端与所述流体阻挡部固定连接。

6.根据权利要求5所述的流体处理装置，其特征在于：所述流体处理装置包括两个以上所述的支撑体，并且该两个以上所述的支撑体对称分布于所述第一流体通道的流体入口周围。

7.根据权利要求1所述的流体处理装置，其特征在于：所述第一流体通道的流体入口上架设有一根以上支撑梁，所述支撑梁与所述流体阻挡部固定连接；和/或，所述凸起部为站立设置的线状、柱状、片状、管状、锥状、锥台状结构中的任意一种；和/或，所述凸起部的横向截面具有规则或不规则形状，所述规则形状包括多边形、圆形或椭圆形；和/或，所述的复数个凸起部均匀分布或非均匀分布在所述基体的第一表面上；和/或，所述第一流体通道的流体入口具有规则或不规则形状，所述规则形状包括多边形、圆形或椭圆形。

8.根据权利要求1所述的流体处理装置，其特征在于：所述凸起部为线状凸起，其长径比为4：1～200000：1；和/或，相邻凸起部之间的距离与所述凸起部的长度的比值为1：4～1：200000。

9.根据权利要求8所述的流体处理装置，其特征在于：所述凸起部为竖立设置的微米线或纳米线，其直径为1nm～50μm，长度为50nm～200μm，相邻凸起部之间的距离为1nm～50μm。

10.根据权利要求2所述的流体处理装置，其特征在于：分布于所述基体的第一表面的第三区域的复数个凸起部排布形成具有超疏水或超疏油性能的微米级或纳米级阵列结构。