KR20120019651A - Method of producing magneto rheology elastomer and micro apparatus of controlling fluid using the magneto rheology elastomer - Google Patents

Method of producing magneto rheology elastomer and micro apparatus of controlling fluid using the magneto rheology elastomer

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KR20120019651A
KR20120019651A KR1020100082979A KR20100082979A KR20120019651A KR 20120019651 A KR20120019651 A KR 20120019651A KR 1020100082979 A KR1020100082979 A KR 1020100082979A KR 20100082979 A KR20100082979 A KR 20100082979A KR 20120019651 A KR20120019651 A KR 20120019651A
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김석민
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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing magneto-rheological elastomer and a micro-fluid control apparatus using the magneto-rheological elastomer are provided to prevent the precipitation of a magnetically responsive material by hardening a mixture of elastically deformable polymer and the magnetically responsive material under a magnetic field or electromagnetic field. CONSTITUTION: A method for manufacturing magneto-rheological elastomer is as follows. Elastically deformable polymer and a magnetically responsive material are mixed. The mixture is injected into a forming mold. The injected mixture is hardened under a magnetic field or electromagnetic field.

Description

자기 유변 탄성체를 제조하는 방법 및 자기 유변 탄성체를 이용한 마이크로 유체 제어 장치 {Method of producing Magneto Rheology Elastomer and micro apparatus of controlling fluid using the Magneto Rheology Elastomer}Method of producing Magneto Rheology Elastomer and micro apparatus of controlling fluid using the Magneto Rheology Elastomer

본 발명은 자기 유변 탄성체(MRE: Magneto Rheology Elastomer)를 제조하는 방법 및 자기 유변 탄성체를 이용한 마이크로 유체 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄성 변형이 가능한 폴리머와 철과 같은 자기 반응성 물질을 혼합하여 자기 유변 탄성체를 제조하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 자기 유변 탄성체를 이용하여 유체의 흐름을 제어하는 마이크로 사이즈의 유체 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a magnetorheological elastomer (MRE) and a microfluidic control device using a magnetorheological elastomer, and more specifically, to a polymer capable of elastic deformation and a magnetically reactive material such as iron, A method of manufacturing a magnetorheological elastomer and a microsized fluid control device for controlling the flow of a fluid by using the magnetorheological elastomer produced by the method.

최근에 마이크로 머시닝(Micro-machining) 기술의 비약적인 발전은 다양한 기능을 하는 마이크로 전자기계 시스템(MEMS:Micro Electro Mechanical System)의 개발을 가능하게 하였다. 이러한 MEMS 장치들은 크기, 비용 및 신뢰성의 관점에서 많은 장점을 가지고 있으므로 광범위한 적용예를 위해 개발되고 있다.Recent breakthroughs in micro-machining technology have enabled the development of multi-functional micro electro mechanical systems (MEMS). These MEMS devices have many advantages in terms of size, cost and reliability and are being developed for a wide range of applications.

이중, 유체 시스템을 초소형화시키려는 연구가 진행되고 있으며, 이처럼 초소형화된 마이크로 유체시스템은 마이크로 밸브, 마이크로 펌프, 마이크로 혼합기, 마이크로 센서 등으로 구성될 수가 있다. Among these, research is being conducted to miniaturize a fluid system. Such a microfluidic system may be composed of a microvalve, a micropump, a micromixer, and a microsensor.

종래의 마이크로 유체시스템의 일 예로, 유체가 흐르는 채널 내부에 Ferro-fluid를 위치시키고 자기장의 이동에 따라 Ferro-fluid를 채널 내부에서 이동시켜 유체의 흐름을 제어하는 Ferro-fluid를 이용한 밸브, 온도에 따라 상이 변하고 자기장의 이동에 따라 이동하는 Ferro-wax를 이용한 밸브 등이 알려져 있다. As an example of a conventional microfluidic system, a ferrofluid is placed inside a channel through which a fluid flows, and a ferrofluid is used to control the flow of fluid by moving the ferrofluid inside the channel according to the movement of a magnetic field. A valve using a Ferro-wax, which changes in phase and moves according to the movement of a magnetic field, is known.

본 발명에서는 자기 유변 탄성체를 이용한 새로운 개념의 마이크로 유체 제어 장치를 개시하고, 이에 이용되는 자기 유변 탄성체의 제조 방법을 개시한다. The present invention discloses a microfluidic control device of a new concept using a magnetorheological elastomer, and a method of manufacturing a magnetorheological elastomer used therein.

본 발명의 목적은 탄성 변형이 가능한 폴리머(polymer)와 자기 반응성 물질을 혼합한 자기 유변 탄성체(MRE: Magneto Rheology Elastomer)의 제조방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a magnetorheological elastomer (MRE) in which a polymer capable of elastic deformation and a magnetically reactive material are mixed.

본 발명의 또 다른 목적은 탄성 변형이 가능한 폴리머와 자기 반응성 물질을 혼합하여 제조된 자기 유변 탄성체를 유체가 흐르는 채널의 일측벽을 형성하도록 하고 자기장 또는 전자기장에 의해 채널의 일측벽을 형성하는 자기 유변 탄성체를 이동시켜 채널을 온오프시킴으로써 유체의 흐름을 제어하는 마이크로 유체 제어 장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to form a magnetic rheology elastic body prepared by mixing an elastically deformable polymer and a magnetic reactive material to form one side wall of a channel through which a fluid flows, and a magnetic rheology that forms one side wall of a channel by a magnetic or electromagnetic field. It is to provide a microfluidic control device for controlling the flow of fluid by moving the elastic body to turn the channel on and off.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 마이크로 유체 제어 장치를 응용한 마이크로 혼합기를 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to provide a micro mixer in which the microfluidic control device is applied.

본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 유변 탄성체(MRE: Magneto Rheology Elastomer)를 제조하는 방법은 탄성 변형이 가능한 폴리머(polymer) 및 자기 반응성 물질을 혼합하는 단계; 상기 혼합된 물질을 성형 몰드에 주입시키는 단계; 및 자기장 또는 전자기장이 인가된 환경에서 상기 혼합된 물질을 경화시키는 단계를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a magnetorheological elastomer (MRE), comprising: mixing a polymer capable of elastic deformation and a magnetically reactive material; Injecting the mixed material into a molding mold; And curing the mixed material in an environment to which a magnetic or electromagnetic field is applied.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 제어 장치는 상부면에 유체가 흐르는 채널 홈이 형성된 하부 채널 기판부; 자기 유변 탄성체(MRE: Magneto Rheology Elastomer)로 형성되고, 상기 하부 채널 기판부의 상부면을 덮어 상기 채널 홈의 상부면을 형성하며, 상기 채널 홈의 소정의 위치에 삽입되고 상기 채널 홈의 바닥면에 이격되도록 돌출 형성되는 유체 제어부를 포함하는 MRE부; 및 자기장 또는 전자기장을 발생시키고 상기 발생된 자기장 또는 전자기장을 이용하여 상기 유체 제어부를 이동시키는 전자기장부를 포함한다. Microfluidic control device according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is a lower channel substrate portion formed with a channel groove through which the fluid flows; It is formed of a magneto rheological elastomer (MRE) and covers an upper surface of the lower channel substrate to form an upper surface of the channel groove, and is inserted into a predetermined position of the channel groove and on the bottom surface of the channel groove. An MRE part including a fluid control part protruding from the gap; And an electromagnetic field unit generating a magnetic field or an electromagnetic field and moving the fluid control unit by using the generated magnetic field or the electromagnetic field.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 혼합기는 제 1 유체를 유입시키는 제 1 채널 및 제 2 유체를 유입시키는 제 2 채널을 포함하는 유체 유입부; 상기 유체 유입부로부터 유입된 제 1 유체 및 제 2 유체를 혼합하는 혼합부; 및 상기 혼합부에 연결되어 상기 혼합된 제 1 유체와 제 2 유체를 유출하는 제 3 채널이 형성된 유체 유출부를 포함하는데, 상기 혼합부는 상기 유체 유입부로부터 유입된 제 1 유체와 제 2 유체가 저장되고 상부면이 개방된 탱크가 형성된 기판부; 자기 유변 탄성체(MRE: Magneto Rheology Elastomer)로 형성되고, 상기 탱크의 상부에서 상기 탱크의 바닥면에 이격되도록 돌출 형성된 유체 제어부를 포함하는 MRE부; 및 자기장 또는 전자기장을 발생시키고 상기 발생된 자기장 또는 전자기장을 이용하여 상기 유체 제어부를 이동시켜 상기 탱크에 저장된 제 1 유체와 제 2 유체에 압력을 가하여 혼합하는 전자기장부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a microfluidic mixer including a fluid inlet including a first channel for introducing a first fluid and a second channel for introducing a second fluid; A mixing unit mixing the first fluid and the second fluid introduced from the fluid inlet; And a fluid outlet having a third channel connected to the mixing part to discharge the mixed first fluid and the second fluid, wherein the mixing part stores the first fluid and the second fluid introduced from the fluid inlet. A substrate portion having a tank open at an upper surface thereof; An MRE portion formed of a magneto rheological elastomer (MRE) and including a fluid control part protruding from the top of the tank to be spaced apart from the bottom surface of the tank; And an electromagnetic field unit generating a magnetic field or an electromagnetic field and moving the fluid control unit using the generated magnetic field or electromagnetic field to apply pressure to the first fluid and the second fluid stored in the tank and mix them.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.

상기한 바와 같은 본 발명의 자기 유변 탄성체(MRE: Magneto Rheology Elastomer)를 제조하는 방법 및 자기 유변 탄성체를 이용한 마이크로 유체 제어 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.According to the method of manufacturing the magnetorheological elastomer (MRE) of the present invention as described above and the microfluidic control device using the magnetorheological elastomer, one or more of the following effects are obtained.

첫째, 탄성 변형이 가능한 폴리머(polymer)와 자기 반응성 물질을 혼합하여 자기 유변 탄성체를 제조할 때 자기장 또는 전자기장을 인가시킨 상태에서 경화시킴으로써 자기 반응성 물질이 침전하는 문제를 해결할 수 있다는 장점도 있다.First, when a magnetorheological elastomer is prepared by mixing an elastically deformable polymer and a magnetically reactive material, curing of the magnetically reactive material by applying a magnetic or electromagnetic field may solve the problem of precipitation of the magnetically reactive material.

둘째, 탄성 변형이 가능한 폴리머와 자기 반응성 물질을 혼합하여 자기 유변 탄성체를 제조할 때 진공의 상태에서 경화시킴으로써 내부에 기공이 발생하는 것을 방지하는 장점이 있다.Second, there is an advantage of preventing the generation of pores therein by curing in a vacuum state when producing a magnetorheological elastomer by mixing a polymer capable of elastic deformation and a magnetically reactive material.

셋째, 유체가 흐르는 채널의 일측벽을 자기 유변 탄성체로 구성하고 전자기장 또는 자기장의 제어로 자기 유변 탄성체의 이동을 제어할 수 있으므로 유체의 흐름을 간단하게 제어할 수 있다는 장점도 있다.Third, since one side wall of the channel through which the fluid flows is composed of a magnetic rheology elastic body and the movement of the magnetic rheology elastic body can be controlled by controlling the electromagnetic field or the magnetic field, the flow of the fluid can be easily controlled.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 유변 탄성체(MRE: Magneto Rheology Elastomer)를 제조하는 방법의 순서도이다.
도 2는 도 1의 순서에 따라 PDMS를 모재로 자기 유변 탄성체를 제조할 때 공정에 따른 입자의 분포를 도시한 도면이다.
도 3은 PDMS(polydimethylsiloxane)에 철 입자를 혼합하여 자기 유변 탄성체를 만들 때 자기장을 인가하지 않고 경화시켰을 때의 자기 유변 탄성체의 단면을 도시한 도면이다.
도 4는 PDMS에 철입자를 혼합하여 자기 유변 탄성체를 만들 때 자기장을 인가하고 경화시켰을 때의 자기 유변 탄성체의 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 제어 장치의 사시도이다.
도 6은 도 5의 A-A'선으로 절단한 단면도이다.
도 7은 도 5의 B-B'선으로 절단한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 제어 장치에 있어서 자기장에 의해 자기 유변 탄성체가 팽창하며 이동해 채널을 막는 모습을 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 제어 밸브에 있어서 하부 채널 기판부의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실싱예에 따른 마이크로 유체 제어 밸브에 있어서 MRE부의 사시도이다.
도 11과 도 12는 도 9 및 도 10의 하부 채널 기판부와 MRE부를 결합하여 만든 마이크로 유체 제어 밸브에 있어서 밸브의 제어에 따른 유체의 흐름을 각각 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 혼합기를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 도 13의 C-C'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 15는 도 14에서 외부에 가해지는 자기장에 의해 MRE부의 움직임을 도시한 도면이다. 1 is a flow chart of a method of manufacturing a magnetorheological elastomer (MRE) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a distribution of particles according to a process when a magnetorheological elastomer is manufactured based on PDMS according to the procedure of FIG. 1.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a magnetorheological elastomer when the iron particles are mixed with a polydimethylsiloxane (PDMS) to form a magnetorheological elastomer and cured without applying a magnetic field.
4 is a cross-sectional view of a magnetorheological elastomer when a magnetic field is applied and cured when iron particles are mixed with PDMS to make a magnetorheological elastomer.
5 is a perspective view of a microfluidic control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 5.
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 5.
8 is a cross-sectional view illustrating a state in which a magnetic rheological elastic body expands and moves to block a channel by a magnetic field in a microfluidic control device according to an embodiment of the present invention.
9 is a perspective view of a lower channel substrate in a microfluidic control valve according to an exemplary embodiment of the present invention.
10 is a perspective view of an MRE unit in a microfluidic control valve according to an exemplary embodiment of the present invention.
11 and 12 are views illustrating the flow of fluid according to the control of the valve in the microfluidic control valve made by combining the lower channel substrate and the MRE of FIGS. 9 and 10.
13 is a view for explaining a microfluidic mixer according to an embodiment of the present invention.
14 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 13.
FIG. 15 is a diagram illustrating a movement of the MRE unit by a magnetic field applied to the outside in FIG. 14.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and the general knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.Embodiments described herein will be described with reference to plan and cross-sectional views, which are ideal schematic diagrams of the invention. Accordingly, shapes of the exemplary views may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown, but also include variations in forms generated by the manufacturing process. Thus, the regions illustrated in the figures have schematic attributes, and the shape of the regions illustrated in the figures is intended to illustrate a particular form of region of the device, and is not intended to limit the scope of the invention.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used in a sense that can be commonly understood by those skilled in the art. In addition, the terms defined in the commonly used dictionaries are not ideally or excessively interpreted unless they are specifically defined clearly.

본 발명의 일 실시예에 따른 자기 유변 탄성체(MRE: Magneto Rheology Elastomer)를 제조하는 방법에 관하여 설명하기로 한다. A method of manufacturing a magnetorheological elastomer (MRE) according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 유변 탄성체(MRE: Magneto Rheology Elastomer)를 제조하는 방법의 순서도이고, 도 2는 도 1의 순서에 따라 PDMS를 모재로 자기 유변 탄성체를 제조할 때 공정에 따른 입자의 분포를 도시한 도면이며, 도 3은 PDMS에 철 입자를 혼합하여 자기 유변 탄성체를 만들 때 자기장을 인가하지 않고 경화시켰을 때의 자기 유변 탄성체의 단면을 도시한 도면이고, 도 4는 PDMS에 철 입자를 혼합하여 자기 유변 탄성체를 만들 때 자기장을 인가하고 경화시켰을 때의 자기 유변 탄성체의 단면을 도시한 도면이다.1 is a flow chart of a method of manufacturing a magnetorheological elastomer (MRE: Magneto Rheology Elastomer) according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a process for manufacturing a magnetorheological elastomer with a PDMS substrate according to the sequence of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of a magnetorheological elastomer when it is cured without applying a magnetic field when iron particles are mixed with PDMS to make a magnetorheological elastomer. FIG. The cross-sectional view of the magnetorheological elastomer when the magnetic field is applied and cured when iron particles are mixed with PDMS to form the magnetorheological elastomer.

먼저, 탄성 변형이 가능한 폴리머(polymer)와 자기 반응성 물질을 소정의 비율로 혼합한다(S110).First, an elastically deformable polymer and a self-reactive material are mixed at a predetermined ratio (S110).

또한, 본 발명에 있어서 자기 반응성 물질이라고 함은 철, 니켈, 코발트 등을 포함하는 금속 물질로써 자성체를 띠고 있어서 외부의 자기장 또는 전자기장에 반응을 하는 물질을 일컫는다. In addition, in the present invention, the magnetically reactive material refers to a material that contains iron, nickel, cobalt, and the like, and has a magnetic material and reacts with an external magnetic or electromagnetic field.

다음, 탄선 변형이 가능한 폴리머 및 자기 반응성 물질을 소정의 비율로 혼합한 물질을 성형 몰드에 주입시킨다(S120). Next, a material in which the polymer and the magnetically responsive material capable of deforming the bullet line are mixed in a predetermined ratio is injected into the molding mold (S120).

마지막으로 성형 몰드에 주입된 물질을 소정의 시간 동안 경화시킨다(S130). Finally, the material injected into the molding mold is cured for a predetermined time (S130).

이때, 탄성 변형이 가능한 폴리머는 열 가소성 폴리머 및 열 경화성 폴리머일 수가 있는데, 열 경화성 폴리머는 다시 광 중합성 폴리머와 열 중합성 폴리머로 나뉠 수가 있다. 본 발명에서는 자기 유변 탄성체의 모재인 탄성 변형이 가능한 폴리머가 열 가소성 폴리머인지, 광 중합성 폴리머인지, 열 중합성 폴리머인지에 따라서 전술한 자기 유변 탄성체를 제조하는 방법의 세부적인 방법이 달라질 수가 있다. In this case, the polymer capable of elastic deformation may be a thermoplastic polymer and a thermosetting polymer, and the thermosetting polymer may be further divided into a photopolymerizable polymer and a thermopolymerizable polymer. According to the present invention, the method of manufacturing the magnetorheological elastomer may vary depending on whether the polymer capable of elastic deformation, which is a matrix of the magnetorheological elastomer, is a thermoplastic polymer, a photopolymerizable polymer, or a thermopolymerizable polymer. .

먼저, 탄성 변형이 가능한 폴리머가 열 가소성 폴리머인 경우, 열 가소성 폴리머 입자, 자기 반응성 물질을 혼합한 후에 열을 가하여 열 가소성 폴리머를 용융시킨다. 용융된 물질을 성형 몰드에 주입시킨 다음 S 130에서와 같이 경화를 시켜 자기 유변 탄성체를 생성하게 되는데, 이 경우 소정의 시간 동안 냉각을 시키는 방법으로 경화를 시키게 된다. First, when the polymer capable of elastic deformation is a thermoplastic polymer, the thermoplastic polymer particles and the magnetically responsive material are mixed and then heated to melt the thermoplastic polymer. The molten material is injected into a molding mold and then cured as in S 130 to produce a magnetorheological elastomer. In this case, curing is performed by cooling for a predetermined time.

그리고, 탄성 변형이 가능한 폴리머가 열 경화성 폴리머 중 광 중합성 폴리머인 경우에는 전술한 S110에서 물질을 혼합시킬 때 경화제를 더 포함시킬 수가 있다. 이후, 혼합된 물질을 성형 몰드에 주입시키고 성형 몰드에 주입된 물질에 소정의 빛을 가하여 광 중합 반응으로 경화를 시킬 수가 있다. 또한, 탄성 변형이 가능한 폴리머가 열 경화성 폴리머 중 열 중합성 폴리머인 경우에는 마찬가지로 전술한 S110에서 물질을 혼합시킬 때 경화제를 더 포함시킬 수가 있다. 이후, 혼합된 물질을 성형 몰드에 주입시키고 성형 몰들에 주입된 물질에 열을 가하여 열 중합 반응으로 경화를 시켜서 자기 유변 탄성체를 생성할 수가 있다. When the polymer capable of elastic deformation is a photopolymerizable polymer among thermosetting polymers, a curing agent may be further included when the materials are mixed in S110 described above. Thereafter, the mixed material may be injected into the molding mold, and a predetermined light may be applied to the material injected into the molding mold to cure the photopolymerization reaction. In addition, when the polymer capable of elastic deformation is a thermally polymerizable polymer among the thermosetting polymers, a curing agent may be further included when the materials are mixed in S110 described above. Thereafter, the mixed material may be injected into the molding mold and heat may be applied to the material injected into the molding moles to cure by thermal polymerization to generate a magnetorheological elastomer.

열 중합성 폴리머의 일 예로 PDMS(polydimethylsiloxane)를 들 수가 있는데, PDMS는 생화학적으로 안정하고 성형 가공성이 좋으며 내구성이 강하고 투명한 특징을 가지는 폴리머(polymer)로 알려져 있다. One example of a thermopolymerizable polymer is PDMS (polydimethylsiloxane), which is known as a polymer having biochemically stable, good molding processability, durable and transparent characteristics.

이때, 본 발명에서는 경화를 시킬 때, 성형 몰드의 외부에서 자기장 또는 전자기장을 인가하여, 자기장 또는 전자기장이 인가된 환경에서 혼합된 물질을 경화시키는 것을 특징으로 한다. 따라서, 외부에서 인가되는 자기장 또는 전기장에 의해 경화의 과정에서 자기 반응성 물질이 성형 몰드의 아래에 침전되지 않고 혼합된 물질에 골고루 분산되어 분포하게 된다. At this time, in the present invention, when the curing is applied, by applying a magnetic field or an electromagnetic field from the outside of the molding mold, it is characterized in that the mixed material in the environment in which the magnetic or electromagnetic field is applied. Accordingly, the magnetically reactive material is uniformly dispersed and distributed in the mixed material without being precipitated under the molding mold by the externally applied magnetic or electric field.

또한, 본 발명에서는 혼합된 물질을 경화시킬 때 외부의 환경을 진공으로 할 수도 있다. 폴리머와 자기 반응성 물질을 물리적으로 섞어 혼합할 때 내부에 기공이 발생하는데, 이러한 기공이 그대로 유지된 채 경화가 진행될 수가 있다. 내부에 기공이 생김에 따라서 자기 유변 탄성체의 성능은 떨어질 수가 있다. 이에, 본 발명에서는 진공의 환경에서 경화가 진행되도록 하여 내부의 기공이 제거되도록 한다. 이때, 진공에 의해 제거되는 기공의 공간을 채우기 위해 경화의 과정에서 진공관을 통해 성형 몰드 내부에 자기 반응성 물질을 추가로 주입시킬 수도 있다.In addition, in the present invention, the external environment may be vacuumed when curing the mixed materials. When physically mixing and mixing a polymer and a self-reactive substance, pores are generated inside, and curing may proceed while these pores remain intact. As pores are formed inside, the performance of the magnetorheological elastic body may be degraded. Thus, in the present invention, the curing proceeds in a vacuum environment so that the pores therein are removed. In this case, in order to fill the space of the pores removed by the vacuum, a self-reactive substance may be further injected into the molding mold through the vacuum tube during curing.

이하, 설명에서는 PDMS를 모재로 하여 생성된 자기 유변 탄성체를 기초로 설명하기로 한다. Hereinafter, the description will be made based on the magnetorheological elastomer produced using the PDMS as a base material.

도 2는 도 1의 순서에 따라 자기 유변 탄성체를 제조할 때 공정에 따른 입자의 분포를 도시한 도면인데, 자기 반응성 물질로 철 입자를 사용한 경우를 도시한다. 먼저, PDMS에 철 입자를 물리적으로 섞은 경우에는 PDMS에 철 입자가 골고루 결합하지 못하고 분산되어 있으며 내부에 기공(void)이 생김을 알 수 있다. 이에, 진공의 조건에서 경화를 시키면 내부의 기공을 제거시킬 수가 있으나, 무거운 철 입자가 아래에 침전되는 문제가 발생한다. 이에, 외부에 자기장 또는 전자기장을 가하면, 철 입자가 침전되지 않고 골고루 분산됨을 알 수가 있다. 따라서, 진공의 환경과 자기장 또는 전자기장을 인가시킨 환경에서 소정의 시간 동안 (예를 들어, 24시간) 경화를 시키면 도 2의 가장 우측에 도시되어 있는 것과 같이 PDMS에 철 입자가 골고루 분산된 상태로 결합시킬 수가 있다. FIG. 2 is a diagram illustrating a distribution of particles according to a process when manufacturing a magnetorheological elastomer according to the sequence of FIG. 1, illustrating a case where iron particles are used as a magnetically reactive material. First, when the iron particles are physically mixed in the PDMS, it can be seen that the iron particles are dispersed evenly in the PDMS, and voids are formed therein. Thus, when the curing under vacuum conditions can remove the pores inside, there is a problem that heavy iron particles settle below. Accordingly, it can be seen that when the external magnetic or electromagnetic field is applied, the iron particles are uniformly dispersed without precipitation. Therefore, if the curing is performed for a predetermined time (for example, 24 hours) in a vacuum environment and an environment in which magnetic or electromagnetic fields are applied, iron particles are evenly dispersed in PDMS as shown on the right side of FIG. 2. Can be combined.

도 3 및 도 4는 PDMS에 철 입자를 혼합하여 생성된 자기 유변 탄성체의 단면을 도시한 도면인데, 도 3은 경화의 과정에서 자기장을 인가시키지 않은 경우를 도시하고 있고, 도 4는 경화의 과정에서 자기장을 인가시킨 경우를 도시하고 있다. 도 3에 도시되어 있는 것과 같이 PDMS와 철 입자를 물리적으로 혼합하여 성형 몰드에 주입시킨다고 하더라도, 경화의 과정에서 철 입자는 아래에 침전되는 현상이 발생한다. 하지만, 본 발명에서와 같이 경화의 과정에서 외부에 자기장 또는 전자기장을 인가하면 도 4에 도시되어 있는 것과 같이 철 입자가 아래에 침전되지 않고 PDMS와 함께 골고루 분산된 상태로 경화를 시킬 수가 있다. 3 and 4 are cross-sectional views of a magnetorheological elastomer produced by mixing iron particles in PDMS, and FIG. 3 shows a case in which a magnetic field is not applied during the curing process, and FIG. 4 shows the curing process. Shows the case of applying a magnetic field. As shown in FIG. 3, even though the PDMS and the iron particles are physically mixed and injected into the molding mold, the iron particles are precipitated under the curing process. However, when a magnetic field or an electromagnetic field is applied to the outside during the curing process as in the present invention, as shown in FIG. 4, the iron particles may be cured evenly dispersed together with PDMS without being precipitated below.

이하의 설명에서는 도 1 내지 도 4을 참조로 설명한 방법에 의해 생성된 자기 유변 탄성체를 이용한 마이크로 유체 제어 장치를 설명하기로 한다. In the following description, a microfluidic control device using a magnetorheological elastomer produced by the method described with reference to FIGS. 1 to 4 will be described.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 제어 장치의 사시도이고, 도 6은 도 5의 A-A'선으로 절단한 단면도이며, 도 7은 도 5의 B-B'선으로 절단한 단면도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 제어 장치에 있어서 자기장에 의해 자기 유변 탄성체가 팽창하며 이동해 채널을 막는 모습을 도시한 단면도이다.5 is a perspective view of a microfluidic control device according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 5, and FIG. 7 is a line taken along the line B-B ′ of FIG. 5. 8 is a cross-sectional view illustrating a state in which a magnetic rheological elastic body expands and moves to block a channel by a magnetic field in a microfluidic control device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 제어 장치는 하부 채널 기판부(210), MRE부(220) 및 전가지력부(미도시)를 포함하여 구성될 수가 있다. The microfluidic control device according to an embodiment of the present invention may include a lower channel substrate 210, an MRE 220, and a full force force (not shown).

하부 채널 기판부(210)는 유리 혹은 플라스틱으로 만든 기판(200) 상에 직접 가공되어 형성될 수가 있다. 하부 채널 기판부(210)는 폴리머, 유리, 실리콘, 금속 등 다양한 재질로 마이크로 가공 기술을 이용하여 제작될 수가 있는데, 본 실시예에서 유리로 만든 기판(200) 위에 PDMS를 경화시켜 형성된 하부 채널 기판부(210)를 기초로 설명하기로 한다. 도 5 내지 도 7에 도시되어 있는 것과 같이 하부 채널 기판부(210)의 상부면에는 유체가 흐르는 채널 홈(215)이 형성될 수가 있다. 도면에서 채널 홈(215)은 상부면의 세로 방향으로 일자로 형성된다. 채널 홈(215)의 폭과 높이는 수십 내지 수백 마이크로미터로 형성됨이 바람직하다. The lower channel substrate 210 may be directly processed on the substrate 200 made of glass or plastic. The lower channel substrate 210 may be manufactured by using a micro machining technology with various materials such as polymer, glass, silicon, and metal. In the present embodiment, the lower channel substrate 210 is formed by curing PDMS on a substrate 200 made of glass. A description will be given based on the unit 210. As illustrated in FIGS. 5 to 7, a channel groove 215 through which fluid flows may be formed on the upper surface of the lower channel substrate 210. In the drawing, the channel groove 215 is formed in a vertical direction of the upper surface. The width and height of the channel groove 215 is preferably formed in several tens to hundreds of micrometers.

MRE부(220)는 자기 유변 탄성체로 형성되는데, 하부 채널 기판부(210)의 상부면을 덮어 채널 홈(215)의 상부면을 형성한다. 이때, 도 6 및 도 7에 도시되어 있는 것과 같이 MRE부(220)에는 채널 홈(215)의 소정의 위치에 삽입되도록 돌출 형성되는 유체 제어부(225)가 형성되는데, 유체 제어부(225)는 채널 홈(215)의 소정의 위치에 삽입되도록 형성되나 도면에 도시되어 있는 것과 같이 채널 홈(215)의 바닥면(217)과 소정의 거리를 두고 이격되도록 형성되는 것이 바람직하다. The MRE part 220 is formed of a magnetic rheology elastic body, and covers an upper surface of the lower channel substrate 210 to form an upper surface of the channel groove 215. In this case, as shown in FIGS. 6 and 7, the MRE part 220 is provided with a fluid control part 225 protruding to be inserted into a predetermined position of the channel groove 215, and the fluid control part 225 has a channel. Although it is formed to be inserted at a predetermined position of the groove 215, as shown in the figure is preferably formed to be spaced apart from the bottom surface 217 of the channel groove 215 by a predetermined distance.

후술할 내용이지만 자기 유변 탄성체로 이루어지는 유체 제어부(225)는 외부에서 가해지는 자기장 또는 전자기장에 의해 탄성 변형되는데, 유체 제어부(225)가 변형하여 채널 홈의 바닥면(217)으로 이동함에 따라서 유체가 흐르는 채널을 막아 유체의 흐름을 막거나, 채널의 일부를 막아 채널을 통해 흐르는 유량을 제어할 수가 있다. Although it will be described later, the fluid control unit 225 made of a magnetorheological elastic body is elastically deformed by an externally applied magnetic or electromagnetic field. As the fluid control unit 225 deforms and moves to the bottom surface 217 of the channel groove, the fluid By blocking the flow channel, it is possible to block the flow of fluid, or block some of the channel to control the flow rate through the channel.

MRE부(220)는 전술한 바와 같이 탄성 변형이 가능한 폴리머와 자기 반응성 물질을 혼합하여 형성될 수가 있는데, 전술한 바와 같이 탄성 변형이 가능한 폴리머는 열 가소성 폴리머, 광 중합성 폴리머, 열 중합성 폴리머 일 수가 있으며, 본 실시예에서는 PDMS와 자기 반응성 물질을 혼합하여 형성된다. 자기 반응성 물질을 철, 니켈, 코발트 등의 입자를 포함할 수가 있다. As described above, the MRE unit 220 may be formed by mixing an elastically deformable polymer and a self-reactive material. As described above, the elastically deformable polymer may be a thermoplastic polymer, a photopolymerizable polymer, or a thermopolymerizable polymer. In one embodiment, the PDMS is formed by mixing a PDMS and a magnetically reactive material. The magnetically reactive material may include particles such as iron, nickel, cobalt, and the like.

이때, 하부 채널 기판부(210)와 MRE부(220)의 결합은 하부 채널 기판부(210)의 상부면에 본딩 물질(230)을 바르고 MRE부(220)를 덮은 후 약간의 압력을 가하는 방식으로 이루어질 수가 있으며, 이외에도 마이크로 유체 시스템의 제작에 사용되는 공지된 다른 기판 접착 기술을 이용할 수가 있다. In this case, the bonding of the lower channel substrate 210 and the MRE 220 may be performed by applying a bonding material 230 to the upper surface of the lower channel substrate 210 and applying a slight pressure after covering the MRE 220. And other known substrate bonding techniques used in the fabrication of microfluidic systems.

전자기장부(미도시)는 자석 또는 전자석으로 이루어질 수가 있는데, 결합된 하부 채널 기판부(210)와 MRE부(220)의 외부에서 자기장 또는 전자기장을 형성하여 MRE부(220)를 탄성 변형시킴으로써 MRE부(220)를 이동시킨다. 바람직하게는 MRE부(220)의 유체 제어부(225)를 채널 홈의 바닥면(217)을 향하여 이동시킬 수가 있다. 도 8에 도시되어 있는 것과 같이 위에서 아래 방향으로 자기장을 가하면 자기장에 의해서 MRE부(220)가 탄성 변형되어 아래로 팽창하게 된다. 따라서 유체 제어부(225)가 채널 홈의 바닥면(217)에 닿아 채널을 막음으로써 채널을 통한 유체의 흐름을 막을 수가 있다. 또한, 자기장 또는 전기장의 세기를 조절하여 채널을 일부 막게하여 채널을 통해 흐르는 유량을 제어하도록 할 수도 있다. 이때, 자기장을 제거하면 이전의 상태로 다시 복귀하게 되어 유체 제어부(225)에 의해 닫힌 채널이 다시 열리게 되어 채널을 통해 유체가 원활하게 흐르도록 할 수가 있다. The electromagnetic field part (not shown) may be formed of a magnet or an electromagnet, and the magnetic channel or the electromagnetic field is formed outside the combined lower channel substrate part 210 and the MRE part 220 to elastically deform the MRE part 220 to the MRE part. Move 220. Preferably, the fluid control unit 225 of the MRE unit 220 may be moved toward the bottom surface 217 of the channel groove. As shown in FIG. 8, when the magnetic field is applied downward from the top, the MRE 220 is elastically deformed by the magnetic field and expands downward. Accordingly, the fluid controller 225 may prevent the flow of fluid through the channel by blocking the channel by touching the bottom surface 217 of the channel groove. In addition, the intensity of the magnetic field or the electric field may be adjusted to block some of the channel to control the flow rate through the channel. At this time, when the magnetic field is removed, it returns to the previous state, and the closed channel is opened again by the fluid control unit 225 so that the fluid can flow smoothly through the channel.

이와 같이 본 발명에서는 자기 유변 탄성체로 이루어진 MRE부(220)를 이용하여 채널의 일측벽을 형성하도록 하고, 외부의 자기장 또는 전자기장을 이용하여 MRE부(220)의 탄성 변형을 제어함으로써 채널을 온오프 시킴으로써 채널을 통한 유체의 흐름을 제어할 수가 있다. As described above, in the present invention, one side wall of the channel is formed by using the MRE part 220 made of a magnetic rheology elastic body, and the channel is turned on and off by controlling the elastic deformation of the MRE part 220 by using an external magnetic or electromagnetic field. This allows the flow of fluid through the channel to be controlled.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 제어 장치는 마이크로 밸브, 마이크로 펌프, 마이크로 혼합기 등에 응용될 수가 있는데, 이하의 설명에서는 마이크로 밸브 및 마이크로 혼합기로 응용되는 일 실시예를 설명하기로 한다. The microfluidic control device according to an embodiment of the present invention may be applied to a microvalve, a micropump, a micromixer, or the like. Hereinafter, an embodiment of the microfluidic control device will be described.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 밸브를 설명하기로 한다. First, a microvalve according to an embodiment of the present invention will be described.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 제어 밸브에 있어서 하부 채널 기판부의 사시도이고, 도 10은 본 발명의 일 실싱예에 따른 마이크로 유체 제어 밸브에 있어서 MRE부의 사시도이며, 도 11과 도 12는 도 9 및 도 10의 하부 채널 기판부와 MRE부를 결합하여 만든 마이크로 유체 제어 밸브에 있어서 밸브의 제어에 따른 유체의 흐름을 각각 도시한 도면이다. 9 is a perspective view of a lower channel substrate portion in a microfluidic control valve according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a perspective view of an MRE portion in a microfluidic control valve according to an embodiment of the present invention. 12 is a view illustrating a flow of fluid according to the control of the valve in the microfluidic control valve made by combining the lower channel substrate and the MRE of FIGS. 9 and 10.

도 9는 전술한 마이크로 유체 제어 장치의 하부 채널 기판부(210)에 대응될 수 있는 하부 채널 기판부(310)이다. 도시되어 있는 것과 같이 상부면에 채널 홈(315)이 형성된다. 이때, 중앙을 가로지르는 제 1 채널 홈(311)이 형성되고 제 1 채널 홈(311)의 중간에서 분기되어 수직으로 연장되는 제 2 채널 홈(312)이 형성되어 있다. 채널 홈의 형상 및 구조는 설계 변경에 따라서 당업자에 의해 다양하게 변형이 가능하다. 9 is a lower channel substrate 310 which may correspond to the lower channel substrate 210 of the microfluidic control device described above. Channel grooves 315 are formed in the top surface as shown. In this case, a first channel groove 311 that crosses the center is formed, and a second channel groove 312 extending vertically by branching in the middle of the first channel groove 311 is formed. The shape and structure of the channel groove can be variously modified by those skilled in the art according to the design change.

제 1 채널 홈(311)의 아래쪽 일단은 유체가 유입되는 유입구(316)이고, 제 1 채널 홈(311)의 위쪽 타단은 유입된 유체가 유출되는 제 1 유출구(317)이며, 제 2 채널(312)의 끝단도 마찬가지로 유입구로부터 유입된 유체가 유출되는 제 2 유출구(318)이다. 즉, 유입구(316)로부터 제 1 채널(311)에 유입된 유체는 제 1 채널(311)과 제 2 채널(312)의 분기점에서 각각 흘러 제 1 유출구(317)와 제 2 유출구(318)를 통해 외부로 흘러나가게 된다. The lower end of the first channel groove 311 is an inlet 316 through which fluid is introduced, and the other end of the first channel groove 311 is a first outlet 317 through which the introduced fluid flows out, and the second channel ( The end of 312 is likewise the second outlet 318 through which the fluid introduced from the inlet flows out. That is, the fluid flowing from the inlet 316 into the first channel 311 flows at the branch points of the first channel 311 and the second channel 312, respectively, to pass the first outlet 317 and the second outlet 318. It flows outward.

하부 채널 기판부(310)는 전술한 바와 같이 PDMS로 구성될 수가 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다. The lower channel substrate 310 may be formed of PDMS as described above, but is not limited thereto.

도 10은 전술한 마이크로 유체 제어 장치의 MRE부(220)에 대응되는 MRE부(320)이고, 정중앙에 유체 제어부(325)가 형성되어 있다. 도 11 및 도 12에 도시되어 있는 같이 하부 채널 기판부(310)와 MRE부(320)가 결합하였을 때 유체 제어부(320)는 제 1 채널 홈(311)의 소정의 위치(도면 상에서는 제 1 채널 홈(311)의 정중앙 위치)에 삽입될 수가 있다. 물론, 전술한 바와 같이 유체 제어부(325)는 제 1 채널 홈(311)의 바닥면(315)과 소정의 간격으로 이격되도록 형성된다. FIG. 10 is an MRE part 320 corresponding to the MRE part 220 of the microfluidic control device described above, and a fluid control part 325 is formed at the center. When the lower channel substrate 310 and the MRE 320 are coupled as shown in FIGS. 11 and 12, the fluid controller 320 may be disposed at a predetermined position of the first channel groove 311 (the first channel in the drawing). The center 311 of the groove 311). Of course, as described above, the fluid controller 325 is formed to be spaced apart from the bottom surface 315 of the first channel groove 311 at a predetermined interval.

이때, 외부에서 자기장 또는 전자기장을 가하지 않으면 제 1 채널 홈(311)과 제 2 채널 홈(312)이 모두 개방되어 도 11에서와 같이 유입구(316)로부터 유입된 유체는 제 1 유출구(317) 및 제 2 유출구(318)를 통하여 외부로 유출될 수가 있다. 하지만, 외부에서 자기장 또는 전자기장을 가하여 유체 제어부(325)를 제 1 채널 홈(311)의 바닥면으로 이동시켜 제 1 채널 홈(311)의 정중앙을 막으면 도 12에 개시되어 있는 것과 같이 유입구(316)로부터 유입된 유체는 제 2 유출구(318)를 통해서만 유출되도록 제어할 수가 있다. 또한, 자기장 또는 전기장의 세기를 조절하여 제 1 채널 홈(311)의 정중앙의 일부만 막도록 하여 통과하여 흐르는 유체의 양을 제어하도록 할 수도 있다. 외부에서 자기장 또는 전기장을 가했을 때 유체 제어부(325)가 제 1 채널 홈(311)을 막는 동작은 도 8을 참조로 전술한 내용과 동일하다. At this time, if the magnetic field or the electromagnetic field is not applied from the outside, both the first channel groove 311 and the second channel groove 312 are opened so that the fluid introduced from the inlet 316 as shown in FIG. It may flow out through the second outlet 318. However, when the fluid control unit 325 is moved to the bottom surface of the first channel groove 311 by applying a magnetic or electromagnetic field from the outside to block the center of the first channel groove 311, the inlet ( The fluid introduced from 316 may be controlled to flow out only through the second outlet 318. In addition, the intensity of the magnetic field or the electric field may be adjusted to block only a portion of the center of the first channel groove 311 so as to control the amount of fluid flowing therethrough. The operation of blocking the first channel groove 311 by the fluid controller 325 when the magnetic field or the electric field is applied from the outside is the same as described above with reference to FIG. 8.

도 9 내지 도 12을 참조로 설명한 마이크로 밸브는 일 실시예에 불과할 뿐, 채널의 형상 및 구조, 유체 제어부의 위치 및 개수 등을 바꾸는 방법으로 마이크로 밸브의 구성을 다양하게 변형시킬 수 있음은 물론이다. The microvalve described with reference to FIGS. 9 to 12 is only one embodiment, and the configuration of the microvalve may be variously modified by changing the shape and structure of the channel, the position and number of the fluid control unit, and the like. .

다음, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 혼합기를 설명하기로 한다. Next, a micro mixer according to an embodiment of the present invention will be described.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 혼합기를 설명하기 위한 도면이고, 도 14는 도 13의 C-C'선을 따라 절단한 단면도이며, 도 15는 도 14에서 외부에 가해지는 자기장에 의해 MRE부의 움직임을 도시한 도면이다.FIG. 13 is a view for explaining a microfluidic mixer according to an embodiment of the present invention, FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 13, and FIG. 15 is a magnetic field applied to the outside in FIG. 14. The figure shows the movement of the MRE unit.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 혼합기는 유체 유입부(400), 혼합부(500), 및 유체 유출부(600)를 포함하여 구성될 수가 있다. Micro mixer according to an embodiment of the present invention may be configured to include a fluid inlet 400, the mixing unit 500, and the fluid outlet 600.

유체 유입부(400)는 도 13에 도시되어 있는 것과 같이 제 1 유체를 유입시키는 제 1 채널(410), 제 2 유체를 유입시키는 제 2 채널(420)을 포함하여 구성될 수가 있다. 제 1 채널(410) 및 제 2 채널(420)이 만나는 지점과 혼합부(500) 사이에 별도의 채널(430)이 형성될 수 있는데, 여기에 제 1 채널(410)과 제 2 채널(420)을 통해 제 1 유체와 제 2 유체를 유입시키더라도 마이크로 사이즈의 미세 채널(430)에서는 두 유체가 혼합되지 않고 유체의 흐름을 유지한 체로 일 방향으로 흐르게 된다. The fluid inlet 400 may include a first channel 410 for introducing the first fluid and a second channel 420 for introducing the second fluid, as shown in FIG. 13. A separate channel 430 may be formed between the point where the first channel 410 and the second channel 420 meet and the mixing unit 500, where the first channel 410 and the second channel 420 are formed. Even though the first fluid and the second fluid are introduced through), the two fluids do not mix in the micro-sized microchannel 430 and flow in one direction with the fluid maintaining the flow of the fluid.

혼합부(500)는 유체 유입부(400)로부터 유입된 제 1 유체와 제 2 유체를 혼합시킨다. 혼합부(500)는 기판부(510), MRE부(520), 및 전자기장부(540)를 포함하여 구성될 수가 있다. The mixing unit 500 mixes the first fluid and the second fluid introduced from the fluid inlet 400. The mixing unit 500 may include a substrate unit 510, an MRE unit 520, and an electromagnetic field unit 540.

기판부(510)는 유체 유입부(400)로부터 유입된 제 1 유체와 제 2 유체를 저장하도록 상부면이 개방된 탱크의 형상이고, 전술한 바와 같이 PDMS로 구성될 수가 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The substrate 510 is a shape of a tank having an upper surface open to store the first fluid and the second fluid introduced from the fluid inlet 400, and may be configured as PDMS as described above, but is not limited thereto. no.

MRE부(520)는 자기 유변 탄성체로 형성되어 상기 탱크의 상부면을 덮는데, 도 14에서와 같이 탱크의 바닥면(517)에 이격되도록 유체 제어부(525)가 형성될 수가 있다. 도면에서는 탱크의 상부면적을 좌우 4등분하여 4개의 유체 제어부(525a, 525b, 525c, 525c)가 형성되어 있는 것을 도시하고 있는데, 유체 제어부(525)의 분할 방법 및 분할에 따른 개수는 이에 한정되지 않고 다양하게 변형이 가능하다. The MRE part 520 is formed of a magnetic rheology elastic body to cover the upper surface of the tank, and as shown in FIG. 14, the fluid control unit 525 may be formed to be spaced apart from the bottom surface 517 of the tank. In the drawing, four fluid control units 525a, 525b, 525c, and 525c are formed by dividing the upper area of the tank into left and right quadrants, but the method of dividing the fluid control unit 525 and the number according to the division are not limited thereto. Various modifications are possible without.

이때, MRE부(520)는 전술한 바와 같이 PDMS와 자기 반응성 물질을 혼합하여 형성될 수가 있고, 자기 반응성 물질을 철, 니켈, 코발트 등의 입자를 포함할 수가 있다.In this case, as described above, the MRE unit 520 may be formed by mixing PDMS and a magnetically responsive material, and the magnetic responsive material may include particles such as iron, nickel, and cobalt.

전자기장부(540)는 결합된 기판부(510)와 MRE부(520)의 외부에서 자기장 또는 전자기장을 가하여 유체 제어부(525)를 탱크의 바닥면(517)으로 이동시켜 탱크의 바닥면(517)에 저장된 제 1 유체와 제 2 유체에 압력을 가하여 혼합시킨다. 이때, 전술한 바와 같이 유체 제어부(525a, 525b, 525c, 525d)는 복수로 구성될 수가 있는데, 도 13에 도시되어 있는 것과 같이 복수의 유체 제어부(525a, 525b, 525c, 525d)를 순차적으로(도면에서는 시계 반대 방향) 혹은 무작위적으로 제어할 수가 있다. 즉, 복수의 유체 제어부(525a, 525b, 525c, 525d)가 순차적으로 탱크의 바닥면에 닿도록 제어할 수가 있다. 유체 유입부(400)로부터 유입된 제 1 유체와 제 2 유체가 기판부(510)의 탱크에 저장되고, 탱크이 상부에 있는 유체 제어부(525a, 525b, 525c, 525d)가 순착적으로 탱크의 바닥면(517)에 닿도록 압력을 가하는 방식으로 제 1 유체와 제 2 유체를 혼합할 수가 있는 것이다. The electromagnetic field unit 540 applies a magnetic field or an electromagnetic field outside the combined substrate unit 510 and the MRE unit 520 to move the fluid control unit 525 to the bottom surface 517 of the tank, and thus to the bottom surface 517 of the tank. Pressure is applied to the first fluid and the second fluid stored in the mixing. In this case, as described above, the fluid control units 525a, 525b, 525c, and 525d may be configured in plural, and as shown in FIG. 13, the plurality of fluid control units 525a, 525b, 525c, and 525d are sequentially formed ( Counterclockwise) or random control. That is, it is possible to control the plurality of fluid control units 525a, 525b, 525c, and 525d to sequentially reach the bottom surface of the tank. The first fluid and the second fluid introduced from the fluid inlet 400 are stored in the tank of the substrate part 510, and the fluid controllers 525a, 525b, 525c, and 525d, in which the tank is located, are smoothly bottomed. The first fluid and the second fluid can be mixed by applying a pressure to contact the surface 517.

이때, 혼합부(500)는 복수의 유체 제어부(525a, 525b, 525c, 525d)를 순차적으로 제어하기 위해 전자기장부(540)의 위치를 제어하는 위치 제어부(미도시)를 더 포함할 수가 있다. 예를 들어, 도 15에서와 같이 전자기장부(540)가 특정의 유체 제어부의 아래에 위치하면 위에 있는 특정의 유체 제어부만을 이동시키도록 제어할 수가 있다. 이때, 복수로 구성되는 유체 제어부(525a, 525b, 525c, 525d)의 아래에서 전자기장부(540)의 위치를 순차적으로 이동시킨다면 전자기장부(540)의 위치에 따라 복수의 유체 제어부(525a, 525b, 525c, 525d)의 이동을 순차적으로 제어할 수가 있다. 도 13에서와 같이 유체 제어부(525a, 525b, 525c, 525d)가 좌우 4등분되어 구성될 때, 위치 제어부가 기판부(510)의 아래에 있는 전자기장부(540)를 시계 반대방향으로 회전시키며 각각의 유체 제어부(525a, 525b, 525c, 525d) 아래에 위치하도록 제어하면, 전자기장부(540)의 위치에 따라서 대응되는 유체 제어부(525a, 525b, 525c, 525d)의 이동을 제어할 수가 있다. At this time, the mixing unit 500 may further include a position control unit (not shown) for controlling the position of the electromagnetic field unit 540 to sequentially control the plurality of fluid control units (525a, 525b, 525c, 525d). For example, as shown in FIG. 15, when the electromagnetic field unit 540 is positioned below the specific fluid controller, only the specific fluid controller above may be moved. At this time, if the position of the electromagnetic field unit 540 is sequentially moved below the plurality of fluid control units 525a, 525b, 525c, and 525d, the plurality of fluid control units 525a, 525b, The movement of 525c and 525d can be controlled sequentially. As shown in FIG. 13, when the fluid controllers 525a, 525b, 525c, and 525d are configured in four quarters, the position controller rotates the electromagnetic field 540 under the substrate 510 in a counterclockwise direction, respectively. By controlling to be positioned below the fluid control units 525a, 525b, 525c, and 525d, the movement of the corresponding fluid control units 525a, 525b, 525c, and 525d can be controlled according to the position of the electromagnetic field unit 540.

유체 유출부(600)는 혼합부(500)에 연결되어 혼합부(500)에서 혼합된 제 1 유체와 제 2 유체를 외부로 유출시킨다. The fluid outlet 600 is connected to the mixer 500 to allow the first fluid and the second fluid mixed in the mixer 500 to flow out.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

210: 하부 채널 기판부 220: MRE부
225: 유체 제어부 310: 하부 채널 기판부
320: MRE부 325: 유체 제어부
400: 유체 유입부 500: 혼합부
510: 기판부 520: MRE부
525: 유체 제어부 600: 유체 유출부210: lower channel substrate portion 220: MRE portion
225: fluid control unit 310: lower channel substrate
320: MRE unit 325: fluid control unit
400: fluid inlet 500: mixing
510: substrate portion 520: MRE portion
525: fluid control unit 600: fluid outlet

Claims (20)

탄성 변형이 가능한 폴리머(polymer) 및 자기 반응성 물질을 혼합하는 단계;
상기 혼합된 물질을 성형 몰드에 주입시키는 단계; 및
자기장 또는 전자기장이 인가된 환경에서 상기 혼합된 물질을 경화시키는 단계를 포함하는 자기 유변 탄성체(MRE: Magneto Rheology Elastomer)를 제조하는 방법. Mixing an elastically deformable polymer and a self-reactive material;
Injecting the mixed material into a molding mold; And
A method of producing a magneto rheological elastomer (MRE) comprising curing the mixed material in an environment in which a magnetic or electromagnetic field is applied. 제 1 항에 있어서,
상기 폴리머는 열 가소성 폴리머를 포함하고,
상기 혼합하는 단계는 열에 의해 상기 폴리머를 용융시키는 단계를 더 포함하고,
상기 경화시키는 단계는 냉각에 의해 상기 혼합된 물질을 경화시키는 자기 유변 탄성체를 제조하는 방법.The method of claim 1,
The polymer comprises a thermoplastic polymer,
The mixing step further includes melting the polymer by heat;
Wherein said curing step comprises producing a magnetorheological elastomer that cures said mixed material by cooling. 제 1 항에 있어서,
상기 폴리머는 광 중합성 폴리머를 포함하고,
상기 혼합하는 단계에서 혼합되는 물질에 경화제를 더 포함하며,
상기 경화시키는 단계는 상기 혼합된 물질에 빛을 가하여 광 중합으로 경화시키는 자기 유변 탄성체를 제조하는 방법. The method of claim 1,
The polymer comprises a photopolymerizable polymer,
Further comprising a curing agent in the material to be mixed in the mixing step,
The curing step is a method for producing a magnetorheological elastomer that is applied to the mixed material by light to cure by photopolymerization. 제 1 항에 있어서,
상기 폴리머는 열 중합성 폴리머를 포함하고,
상기 혼합하는 단계에서 혼합되는 물질에 경화제를 더 포함하며,
상기 경화시키는 단계는 상기 혼합된 물질에 열을 가하여 열 중합으로 경화시키는 자기 유변 탄성체를 제조하는 방법. The method of claim 1,
The polymer comprises a thermal polymerizable polymer,
Further comprising a curing agent in the material to be mixed in the mixing step,
The curing step is a method of producing a magnetorheological elastomer to heat the mixed material to cure by thermal polymerization. 제 4 항에 있어서,
상기 열 중합성 폴리머는 PDMS(polydimethylsiloxane)를 포함하는 자기 유변 탄성체를 제조하는 방법. The method of claim 4, wherein
The thermally polymerizable polymer is a method for producing a magnetorheological elastomer comprising a polydimethylsiloxane (PDMS). 제 1 항에 있어서,
상기 자기 반응성 물질은 철 입자를 포함하는 자기 유변 탄성체를 제조하는 방법.The method of claim 1,
And the magnetically reactive material comprises iron particles. 제 1 항에 있어서,
상기 혼합된 물질을 경화시키는 단계는 진공의 환경에서 수행되는 자기 유변 탄성체(MRE: Magneto Rheology Elastomer)를 제조하는 방법.The method of claim 1,
Hardening the mixed material is a method of manufacturing a magneto rheological elastomer (MRE) is carried out in a vacuum environment. 제 7 항에 있어서,
상기 진공에 의해 제거되는 기공을 채우기 위해 상기 성형 몰드에 상기 자기 반응성 물질을 추가하는 단계를 더 포함하는 자기 유변 탄성체를 제조하는 방법.The method of claim 7, wherein
Adding the magnetically reactive material to the molding mold to fill the pores removed by the vacuum. 상부면에 유체가 흐르는 채널 홈이 형성된 하부 채널 기판부;
자기 유변 탄성체(MRE: Magneto Rheology Elastomer)로 형성되고, 상기 하부 채널 기판부의 상부면을 덮어 상기 채널 홈의 상부면을 형성하며, 상기 채널 홈의 소정의 위치에 삽입되고 상기 채널 홈의 바닥면에 이격되도록 돌출 형성되는 유체 제어부를 포함하는 MRE부; 및
자기장 또는 전자기장을 발생시키고 상기 발생된 자기장 또는 전자기장을 이용하여 상기 유체 제어부를 이동시키는 전자기장부를 포함하는 마이크로 유체 제어 장치. A lower channel substrate part having channel grooves through which fluid flows;
It is formed of a magneto rheological elastomer (MRE) and covers an upper surface of the lower channel substrate to form an upper surface of the channel groove, and is inserted into a predetermined position of the channel groove and is formed on the bottom surface of the channel groove. An MRE part including a fluid control part protruding from the gap; And
And an electromagnetic field unit for generating a magnetic field or electromagnetic field and for moving the fluid control unit using the generated magnetic field or electromagnetic field. 제 9 항에 있어서,
상기 자기 유변 탄성체는 탄성 변형이 가능한 폴리머(polymer)와 자기 반응성 물질을 혼합하여 형성되는 마이크로 유체 제어 장치.The method of claim 9,
The magnetic rheology elastic body is a microfluidic control device formed by mixing a polymer and a magnetically reactive material capable of elastic deformation. 제 10 항에 있어서,
상기 탄성 변형이 가능한 폴리머는 PDMS(polydimethylsiloxane)를 포함하는 마이크로 유체 제어 장치.The method of claim 10,
The elastically deformable polymer includes a microdimethylsiloxane (PDMS). 제 9 항에 있어서,
상기 자기 반응성 물질은 철 입자를 포함하는 마이크로 유체 제어 장치.The method of claim 9,
And the magnetically responsive material comprises iron particles. 제 9 항에 있어서,
상기 전자기장부의 세기에 따라서 상기 유체 제어부의 이동량을 제어하여 상기 유체의 유량을 제어하는 마이크로 유체 제어 장치.The method of claim 9,
Microfluidic control device for controlling the flow rate of the fluid by controlling the amount of movement of the fluid control unit in accordance with the strength of the electromagnetic field. 제 1 유체를 유입시키는 제 1 채널 및 제 2 유체를 유입시키는 제 2 채널을 포함하는 유체 유입부;
상기 유체 유입부로부터 유입된 제 1 유체 및 제 2 유체를 혼합하는 혼합부; 및
상기 혼합부에 연결되어 상기 혼합된 제 1 유체와 제 2 유체를 유출하는 제 3 채널이 형성된 유체 유출부를 포함하는데,
상기 혼합부는
상기 유체 유입부로부터 유입된 제 1 유체와 제 2 유체가 저장되고 상부면이 개방된 탱크가 형성된 기판부;
자기 유변 탄성체(MRE: Magneto Rheology Elastomer)로 형성되고, 상기 탱크의 상부에서 상기 탱크의 바닥면에 이격되도록 돌출 형성된 유체 제어부를 포함하는 MRE부; 및
자기장 또는 전자기장을 발생시키고 상기 발생된 자기장 또는 전자기장을 이용하여 상기 유체 제어부를 이동시켜 상기 탱크에 저장된 제 1 유체와 제 2 유체에 압력을 가하여 혼합하는 전자기장부를 포함하는 마이크로 유체 혼합기.A fluid inlet comprising a first channel for introducing a first fluid and a second channel for introducing a second fluid;
A mixing unit mixing the first fluid and the second fluid introduced from the fluid inlet; And
A fluid outlet connected to the mixing part and having a third channel configured to discharge the mixed first fluid and the second fluid,
The mixing unit
A substrate portion having a tank having a first fluid and a second fluid introduced from the fluid inlet, and having an open upper surface;
An MRE portion formed of a magneto rheological elastomer (MRE) and including a fluid control part protruding from the top of the tank to be spaced apart from the bottom surface of the tank; And
And an electromagnetic field unit for generating a magnetic field or electromagnetic field and moving the fluid control unit using the generated magnetic field or electromagnetic field to pressurize and mix the first fluid and the second fluid stored in the tank. 제 14 항에 있어서,
상기 유체 제어부는 상기 탱크의 상부에 분할되어 복수 개 형성되는 마이크로 유체 혼합기.The method of claim 14,
The fluid control unit is divided into the upper portion of the tank is formed a plurality of micro fluid mixer. 제 15 항에 있어서,
상기 전자기장부는 상기 복수의 유체 제어부를 순차적으로 이동시키는 마이크로 유체 혼합기.The method of claim 15,
The electromagnetic field unit sequentially moves the plurality of fluid control units. 제 16 항에 있어서,
상기 혼합부는 상기 복수의 유체 제어부 중 어느 하나의 유체 제어부를 이동시키도록 상기 전자기장부의 위치를 제어하는 위치 제어부를 더 포함하는 마이크로 유체 혼합기.17. The method of claim 16,
The mixing unit further comprises a position control unit for controlling the position of the electromagnetic field to move any of the fluid control unit of the plurality of fluid control unit. 제 14 항에 있어서,
상기 자기 유변 탄성체는 탄성 변형이 가능한 폴리머와 자기 반응성 물질을 혼합하여 형성되는 마이크로 유체 혼합기.The method of claim 14,
The magnetorheological elastomer is a microfluidic mixer formed by mixing a polymer capable of elastic deformation and a magnetically reactive material. 제 18 항에 있어서,
상기 탄성 변형이 가능한 폴리머는 PDMS(polydimethylsiloxane)를 포함하는 마이크로 유체 혼합기.The method of claim 18,
The elastically deformable polymer includes a microdimethylsiloxane (PDMS). 제 18 항에 있어서,
상기 자기 반응성 물질은 철 입자를 포함하는 마이크로 유체 혼합기.The method of claim 18,
And the magnetically reactive material comprises iron particles.
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