CN207694833U - 一种聚二甲基硅氧烷三维微流道表面疏水结构成型装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种聚二甲基硅氧烷三维微流道表面疏水结构成型装置，包括：金属丝承载台、夹具、导轨滑块机构、游标尺，所述金属丝承载台包括承载底板、升降板、水平活动板，所述夹具包括螺栓、活动夹板、夹板导柱、夹头，所述导轨滑块机构包括后支撑板、丝杆、滑块导柱、导轨滑块、前支撑板、手轮、底板，所述游标尺包括标尺和游标，本实用新型结构简单可靠，装置成本低，制备聚二甲基硅氧烷三维微流道表面疏水结构效率高，疏水面积大小和疏水位置可控。

Description

一种聚二甲基硅氧烷三维微流道表面疏水结构成型装置

技术领域

本实用新型涉及微制造领域，具体涉及一种聚二甲基硅氧烷三维微流道表面疏水结构成型装置。

背景技术

微流控芯片是一种微型化、集成化的便携分析设备，其流道的尺寸为微米级，分析剂量以微升计量。在某些方面，微流控芯片中的微流道需要经过表面疏水或亲水改性后才能达到实际应用需求。比如在微液滴操控应用方面，管道内表面进行超疏水改性后，可以大幅度降低流道的运输阻力，随意的改变要操作的微液滴样品传输方向，甚至可以越过一个平台到另一个平台进行三维的操作。这给应用带来了许多方便，同时也避免了在很多情况下微管道里出现壁面流体的黏附和两相相融合的问题。

目前制作聚二甲基硅氧烷三维微流道疏水表面的方法主要有：方法1：采用热压成型、注塑成型、机械加工或光刻制出模板，其次浇筑聚二甲基硅氧烷材料复制模板的结构，加热固化并脱模形成流道后，再注入化学剂，对流道内表面进行刻蚀。这种方法工艺复杂，疏水面积范围控制较为困难，且表面特性因为化学试剂处理可能会发生化学反应。

方法2：使用飞秒激光在材料表面直接刻蚀加工出超疏水结构。但该方法所需要的飞秒激光器成本极高，并且所制备的超疏水结构表面十分粗糙，加工效率低。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种聚二甲基硅氧烷三维微流道表面疏水结构成型装置，该装置制备聚二甲基硅氧烷三维微流道表面疏水结构效率高，且疏水面积大小和疏水位置可控，疏水结构为规律的波状皱纹结构，结构尺寸可实现微米-纳米级调控。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种聚二甲基硅氧烷三维微流道表面疏水结构成型装置，包括：导轨滑块机构，所述导轨滑块机构包括前支撑板、后支撑板、丝杆、滑块导柱、导轨滑块、手轮、底板，所述前支撑板和后支撑板安装于底板两端，前支撑板和后支撑板上分别有两个导柱孔和一个丝杆安装孔，所述滑块导柱设置有两个且对称分布，分别安装于前支撑板和后支撑板上的导柱孔上，所述丝杆安装于前支撑板和后支撑板的丝杆安装孔上，所述导轨滑块上有两个导柱孔和一个丝杆螺纹孔，导轨滑块的两个导柱孔分别与滑块导柱配合，丝杆螺纹孔与丝杆配合，所述手轮安装于丝杆末端；导轨滑块机构的作用是提供聚二甲基硅氧烷变形的拉力。金属丝承载台，所述金属丝承载台包括承载底板、升降板和水平活动板，所述承载底板安装于导轨滑块机构上，其圆弧部分与滑块导柱接触，所述升降板安装在承载底板上，水平活动板安装在升降板上；金属丝承载台主要作用是支撑金属丝，使得金属丝在激光的冲击之下仍然紧贴聚二甲基硅氧烷表面。夹具，所述夹具包括螺栓、活动夹板、夹板导柱和夹头，所述夹头设置有两个且分别设置于后支撑板和导轨滑块上，所述螺栓通过螺纹安装于夹头上，螺栓底部与活动夹板接触安装，所述活动夹板上设置有两个对称的导孔，所述夹板导柱对称安装于夹头之上且与导孔配合安装；聚二甲基硅氧烷夹具的主要作用为夹紧聚二甲基硅氧烷。游标尺，所述游标尺安装于导轨滑块机构上；纳秒光纤激光器，所述纳秒光纤激光器设置于金属丝承载台上方。

优选的，所述游标尺包括标尺和游标，所述标尺的首端安装在后支撑板上，末端安装于前支撑板上，游标和标尺配合安装，所述游标安装于导轨滑块上，游标尺的作用是测量聚二甲基硅氧烷微流控芯片的变形量，再结合聚二甲基硅氧烷微流控芯片的截面面积和弹性模量确定聚二甲基硅氧烷微流控芯片所受的拉力。

优选的，所述升降板上设置有销，承载底板上设置有销孔，所述升降板上的销和承载底板上的销孔配合安装。

优选的，所述升降板和承载底板之间设置有传动机构，实现升降板的上下移动。

优选的，所述水平活动板通过燕尾槽安装在升降板上。

优选的，所述螺栓为手拧锁紧螺栓。

本实用新型提供的一种聚二甲基硅氧烷三维微流道表面疏水结构成型装置的有益效果在于：

1)实现聚二甲基硅氧烷表面疏水位置可控；

2)实现聚二甲基硅氧烷微观结构有规律并且可控，能利用疏水理论进行接触角控制；

3)能实现高深宽比的流道内壁疏水改性；

4)简化装置，降低成本。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型金属丝承载台结构示意图；

图3为本实用新型夹具结构示意图；

图4为本实用新型导轨滑块机构结构示意图；

图5为本实用新型游标尺结构示意图。

图中：1、金属丝承载台；2、夹具；3、导轨滑块机构；4、游标尺；101、水平活动板；102、升降板；103、承载底板；201、螺栓；202、活动夹板；203、夹板导柱；204、夹头；301、后支撑板；302、丝杆；303、滑块导柱；304、导轨滑块；305、前支撑板；306、手轮；307、底板；401、标尺；402、游标。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本实用新型的保护范围。

实施例：一种聚二甲基硅氧烷三维微流道表面疏水结构成型装置。

参照图1-图5所示，一种聚二甲基硅氧烷三维微流道表面疏水结构成型装置，包括：导轨滑块机构3，所述导轨滑块机构包括前支撑板305、后支撑板301、丝杆302、滑块导柱303、导轨滑块304、手轮306、底板307，所述前支撑板305和后支撑板301安装于底板307两端，前支撑板305和后支撑板301上分别有两个导柱孔和一个丝杆安装孔，所述滑块导柱303设置有两个且对称分布，分别安装于前支撑板305和后支撑板301上的导柱孔上，所述丝杆302安装于前支撑板305和后支撑板301的丝杆安装孔上，所述导轨滑块304上有两个导柱孔和一个丝杆螺纹孔，导轨滑块304的两个导柱孔分别与滑块导柱303配合，丝杆螺纹孔与丝杆302配合，所述手轮306安装于丝杆302末端；导轨滑块机构3的作用是提供聚二甲基硅氧烷变形的拉力。金属丝承载台1，所述金属丝承载台1包括承载底板103、升降板102和水平活动板101，所述承载底板103安装于导轨滑块机构3上，其圆弧部分与滑块导柱303接触，所述升降板102安装在承载底板103上，升降板102上的销与承载底板103的销孔配合安装，通过传动机构实现升降板102的上下移动，水平活动板101通过燕尾槽安装在升降板102上；金属丝承载台1主要作用是支撑金属丝，使得金属丝在激光的冲击之下仍然紧贴聚二甲基硅氧烷表面。夹具2，所述夹具2包括螺栓201、活动夹板202、夹板导柱203和夹头204，所述夹头204设置有两个且分别设置于后支撑板301和导轨滑块304上，所述螺栓201为手拧锁紧螺栓201，通过螺纹安装于夹头204上，螺栓201底部与活动夹板202接触安装，所述活动夹板202上设置有两个对称的导孔，所述夹板导柱203对称安装于夹头204之上且与导孔配合安装；夹具2的主要作用为夹紧聚二甲基硅氧烷微流控芯片。游标尺4，所述游标尺4包括标尺401和游标402，所述标尺401的首端安装在后支撑板301上，末端安装于前支撑板305上，游标402和标尺401配合安装，所述游标402安装于导轨滑块304上，游标尺4的作用是测量聚二甲基硅氧烷微流控芯片的变形量，再结合聚二甲基硅氧烷微流控芯片的截面面积和弹性模量确定聚二甲基硅氧烷微流控芯片所受的拉力；纳秒光纤激光器，所述纳秒光纤激光器设置于金属丝承载台1上方。

在上述技术方案中，事前采用UV-LIGA技术制作带有微流道的聚二甲基硅氧烷微流控芯片，带有微流道的聚二甲基硅氧烷微流控芯片以带流道的一侧向下，两端置于夹具2的夹头204和活动夹板202之间的空隙，向拧紧方向旋动手拧锁紧螺栓201，活动夹板202在手拧锁紧螺栓201推动和夹板导柱203导向下，平行向下夹紧，调节手轮306，使丝杆302转动，导轨滑块304在丝杆302的带动和滑块导柱303的导向作用下沿着滑块导柱303向前支撑板305方向运动，安装在导轨滑块304的夹具2随导轨滑块304的运动而运动，当微流控芯片恰好展平，记录游标402所指的读数，继续调节手轮306，当微流控芯片达到所需的变形量时，停止调节手轮306，然后在发生弹性变形状态的微流控芯片流道中嵌入直径略小于流道的金属丝，使金属丝紧贴流道内壁表面，移动金属丝承载台1至嵌入金属丝的部位，将升降板102升至一定高度，直至水平活动板101与金属丝接触，继而使用波长为1064nm的纳秒光纤激光器发射激光光束透过聚二甲基硅氧烷材料作用在金属丝表面上，金属丝表面产生热冲击，使微流控芯片流道内壁表面的力学性能发生改变，纳秒光纤激光器设定功率为3.5W，脉冲频率为30kHz，并且激光光斑沿着微流道以200mm/s的速度移动；最后关闭激光器，旋动手轮306，缓慢撤去作用在微流控芯片上的拉力，使微流控芯片恢复自然状态，由于流道内壁表面的弹性模量和内部的弹性模量不同，导致表层和内部的收缩量不一致，表面薄层形成规律的波状皱纹结构，皱纹周期约为300nm，振幅约为50nm。该装置中由于活动夹板202有夹板导柱203的导向作用，能确保夹紧时夹紧力的均匀分布；设置的实时测量游标尺4，可根据导轨滑块304的实际位置确定聚二甲基硅氧烷的变形量。

以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，但本实用新型不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本实用新型所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本实用新型保护的范围。

Claims (6)

1.一种聚二甲基硅氧烷三维微流道表面疏水结构成型装置，其特征在于，包括：

导轨滑块机构，所述导轨滑块机构包括前支撑板、后支撑板、丝杆、滑块导柱、导轨滑块、手轮、底板，所述前支撑板和后支撑板安装于底板两端，前支撑板和后支撑板上分别有两个导柱孔和一个丝杆安装孔，所述滑块导柱设置有两个且对称分布，分别安装于前支撑板和后支撑板上的导柱孔上，所述丝杆安装于前支撑板和后支撑板的丝杆安装孔上，所述导轨滑块上有两个导柱孔和一个丝杆螺纹孔，导轨滑块的两个导柱孔分别与滑块导柱配合，丝杆螺纹孔与丝杆配合，所述手轮安装于丝杆末端；

金属丝承载台，所述金属丝承载台包括承载底板、升降板和水平活动板，所述承载底板安装于导轨滑块机构上，其圆弧部分与滑块导柱接触，所述升降板安装在承载底板上，水平活动板安装在升降板上；

夹具，所述夹具包括螺栓、活动夹板、夹板导柱和夹头，所述夹头设置有两个且分别设置于后支撑板和导轨滑块上，所述螺栓通过螺纹安装于夹头上，螺栓底部与活动夹板接触安装，所述活动夹板上设置有两个对称的导孔，所述夹板导柱对称安装于夹头之上且与导孔配合安装；

游标尺，所述游标尺安装于导轨滑块机构上；

纳秒光纤激光器，所述纳秒光纤激光器设置于金属丝承载台上方。

2.如权利要求1所述的聚二甲基硅氧烷三维微流道表面疏水结构成型装置，其特征在于：所述游标尺包括标尺和游标，所述标尺的首端安装在后支撑板上，末端安装于前支撑板上，游标和标尺配合安装，所述游标安装于导轨滑块上。

3.如权利要求1所述的聚二甲基硅氧烷三维微流道表面疏水结构成型装置，其特征在于：所述升降板上设置有销，承载底板上设置有销孔，所述升降板上的销和承载底板上的销孔配合安装。

4.如权利要求1所述的聚二甲基硅氧烷三维微流道表面疏水结构成型装置，其特征在于：所述升降板和承载底板之间设置有传动机构。

5.如权利要求1所述的聚二甲基硅氧烷三维微流道表面疏水结构成型装置，其特征在于：所述水平活动板通过燕尾槽安装在升降板上。

6.如权利要求1所述的聚二甲基硅氧烷三维微流道表面疏水结构成型装置，其特征在于：所述螺栓为手拧锁紧螺栓。