CN211099107U - 一种微米颗粒自组装装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于微米级别芯片领域，具体公开了一种微米颗粒自组装装置，其组装方法涉及到了介电泳力。所述的微米颗粒自组装装置为矩形结构，结构包括开放端口、工作电源、接地电源。本实用新型所用的微米颗粒自组装的过程是：通过开放端口让待组装的两颗粒进入矩形自组装装置，接通工作电源后两颗粒受到介电泳力的作用相互靠近实现自组装的目的。本实用新型的优势在于：微米尺度下对颗粒快速无损自组装；装置仅通过施加电场便能实现，装置结构简单，成本低。
Description
技术领域
本实用新型属于微米级别芯片领域，具体公开了一种微米颗粒自组装装置，其涉及到了在直流电场中运用介电泳力方法进行颗粒的驱动，从而实现微米颗粒的自组装目的。本发明可用于微米级别的颗粒自组装工艺。
背景技术
微流控技术是一种以微米级别对流体中的颗粒进行控制为主要特征的新兴科学技术，该技术具有操作方便，对操作颗粒无损，在低成本的情况下进行高精度的颗粒操控，适合工厂、科研院所、大专院校等场所使用。现如今微电子系统的发展日益加快，对微米级别的装配要求越来越高，相关产业急需一种能实现大批量，速度快的流水线生产微米级别颗粒的自组装工艺。
发明内容
本实用新型目的在于提供一种微米颗粒自组装装置，在矩形装置中微米颗粒悬浮在溶液中通过液动力的作用下尽可能的靠近，当两颗粒相互靠近的过程中颗粒挤压相互间的溶液，溶液受到颗粒的挤压力后反作用力给微米颗粒，使微米颗粒无法再靠近。本装置可以让微米颗粒相互依靠在一起实现自组装。
本实用新型的技术方案是：一种微米颗粒自组装装置，包括开放端口1、开放端口2、工作电源3、接地电源4。在开放端口1上接有工作电源3，提供2V电压；在开放端口2上接接地电源4，提供0V电压，让自组装装置内产生一个直流电场。矩形结构边长为200μm，宽为200μm，高为200μm的立体矩形结构，其几何结构均由PDMS材料加工制成。立体矩形结构中溶液密度为1000kg/m3的溶液；相对介电常数为80 F/m；动力粘度为0.001Pa·s。工作时，待自组装颗粒从开放端口1与开放端口2进入立体矩形结构后，工作电源提供2V的电压；在立体矩形结构中微米颗粒受到直流电场的作用，微米颗粒之间产生相互作用，在微米颗粒的周围空间中产生非均匀电场。空间非均匀电场与每个微米颗粒中产生的电偶极子发生交互作用，这种交互作用是由微米颗粒电性质的差异和流体媒介引发介电泳力施加于每个微米粒子所引起的，交互作用使粒子受到束缚作用。使微米颗粒相互靠近，实现微米颗粒自组装工艺。
本发明的收益在于：相对于其他微米颗粒自组装装置，本发明实现微米颗粒的自组装方法为介电泳力技术，能够让微米颗粒在无接触外力的作用下相互靠近。由于施加的电压低，对微米颗粒损伤较小，适用于生物细胞，微米颗粒以及各种对外力敏感颗粒的自组装。本发明工作全过程仅施加电场，此外不需要其他形式能量输入。
附图说明
图1是所述微米颗粒自组装装置整体结构示意二维图。
图2（A）是所述微米颗粒自组装装置工作过程颗粒在t1时间位移图。
图2（B）是所述微米颗粒自组装装置工作过程颗粒在t2时间位移图。
图2（C）是所述微米颗粒自组装装置工作过程颗粒在t3时间位移图。
图2（D）是所述微米颗粒自组装装置工作过程颗粒在t4时间位移图。
图3（A）是所述微米颗粒自组装装置左边颗粒速度曲线图。
图3（B）是所述微米颗粒自组装装置右边颗粒速度曲线图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细说明，但本发明的具体实施方式不限于此。
一种微米颗粒自组装装置，利用PDMS为材料，通过光刻与显影等制造工艺制造SUB模具，并且将PDMS材料经固化剂混合后涂覆在模具上，经过加热冷却定型后脱模制得PDMS阴膜，然后将经过固化剂混合后的PDMS材料涂覆与PC片上，再通过加热固化后脱模制得PDMS平板，PDMS阴膜与平板配合所得的微结构即为所述微米颗粒自组装装置。
具体的，如图1所示，一种微米颗粒自组装装置。包括开放端口1、开放端口2、工作电源3、接地电源4。自组装区域为矩形结构，长为200μm、宽为200μm，高为200μm的立体矩形结构。在矩形结构的开放端口1处接有工作电源3，使自组装矩形结构左边界处产生2V的端电压；在矩形结构开放端口2处接有接地电源4，使自组装矩形结构右边界处产生0V的端电压，让自组装矩形结构中生成直流电场。
具体的，如图2（A）所示，微米颗粒自组装装置工作过程颗粒在t1时间位移图。图中空心圆表征微米颗粒。在介电泳力的作用下微米颗粒向中间靠拢，实现自组装的目的。
具体的，如图2（B）所示，微米颗粒自组装装置工作过程颗粒在t2时间位移图。图中空心圆表征微米颗粒。在介电泳力的作用下微米颗粒向中间靠拢，实现自组装的目的。
具体的，如图2（C）所示，微米颗粒自组装装置工作过程颗粒在t3时间位移图。图中空心圆表征微米颗粒。在介电泳力的作用下微米颗粒向中间靠拢，实现自组装的目的。
具体的，如图2（D）所示，微米颗粒自组装装置工作过程颗粒在t4时间位移图。图中空心圆表征微米颗粒。在介电泳力的作用下微米颗粒向中间靠拢，实现自组装的目的。
具体的，如图3（A）所示，微米颗粒自组装装置左边颗粒速度曲线图。纵坐标表示颗粒的位移速度，单位为μm/s；横坐标表示位移的距离，单位为μm。以两颗粒中心点为坐标原点，移动方向向右为正，移动方向向左为负。图表示左边颗粒运动时速度的变化曲线，自组装装置工作时左边颗粒受到介电泳力后向两颗粒中心靠拢，当位移到两颗粒距离为-15μm时受到液动力变大的影响使速度慢慢的降下来，最终趋向于零。
具体的，如图3（B）所示，微米颗粒自组装装置右边颗粒速度曲线图。图表示右颗粒运动时的速度变化曲线，自组装装置工作时右边颗粒受到介电泳力后获得初试速度并且向两颗粒中心靠拢，当位移到两颗粒距离为15μm时受到液动力变大的影响使速度慢慢的降下来最终趋向于零，同时颗粒相互接触实现自组装目的。
上述并不能对本发明进行全面限定，其他任何未背离本发明技术方案做的改变或等效置换方式，都在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种微米颗粒自组装装置，其特征在于：具体包括开放端口1、开放端口2、工作电源3、接地电压4；开放端口1与开放端口2为矩形的左右两对边；在开放端口1中接工作电源3，提供自组装装置的工作电压；在开放端口2中接接地电压4，使自组装装置形成闭合回路。
2.根据权利要求1所述的微米颗粒自组装装置，其特征在于：微米颗粒自组装装置几何结构为矩形结构；其几何结构均由PDMS材料加工制成。
3.根据权利要求1所述的微米颗粒自组装装置，其特征在于：自组装的颗粒直径达到微米级别。
4.根据权利要求1所述的微米颗粒自组装装置，其特征在于：通过介电泳力进行微米大小的颗粒自组装。
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| CN201920599249.7U CN211099107U (zh) | 2019-04-28 | 2019-04-28 | 一种微米颗粒自组装装置 |
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| CN201920599249.7U CN211099107U (zh) | 2019-04-28 | 2019-04-28 | 一种微米颗粒自组装装置 |
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| CN211099107U true CN211099107U (zh) | 2020-07-28 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109894172A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-06-18 | 海南大学 | 一种微米颗粒自组装装置以及方法 |
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