化娃等）制造。
[0095] 在某些实施方案中，装置或系统整体或部分地由光固化环氧树脂制造。在某些实 施方案中，装置或系统整体或部分地由PDMS制造。
[0096] 本文所描述的微流体装置和系统可以使用本领域已知的各种微制造技术来制造。 微流体装置的微制造的适当方法包括例如对聚合物衬底的光刻、蚀刻、压印、卷装进出制 造、层压、打印和模制。微制造过程可以涉及下述过程中的一个或多个（或类似的过程）。 装置或系统的不同部分可以使用不同的方法制造，并且随后可以被组装或结合在一起以形 成最终微流体装置或系统。鉴于多个因素可以选择适当的制造方法，所述多个因素包括被 用来形成装置或系统的衬底的性质、性能要求和构成装置或系统的微流体结构的尺寸。
[0097] 光刻涉及使用光或诸如电子束的其它能量形式以选择性地更改衬底材料。通常， 聚合材料或前驱体（例如，光致抗蚀剂、耐光材料）被涂覆在衬底上并且选择性地暴露于光 或其它能量形式。取决于光致抗蚀剂，光致抗蚀剂的暴露区域要么保持不变要么在一般被 视为"显影"的后续处理步骤中被溶解。该过程在衬底上产生光致抗蚀剂的图案。在一些 实施方案中，光致抗蚀剂被用作模制过程中的主模。在一些实施方案中，聚合前驱体被利用 光致抗蚀剂浇注在衬底上，被聚合（即，被固化）并且被剥离。在钻进口孔和出口孔之后， 将最终聚合物结合或胶合到另一个平坦衬底。
[0098] 在一些实施方案中，光致抗蚀剂被用作用于蚀刻过程的掩模。例如，在硅衬底上图 案化光致抗蚀剂之后，可以使用深度反应离子蚀刻（DRIE)工艺或本领域已知的其它化学 蚀刻工艺（例如，等离子体蚀刻、KOH蚀刻、HF蚀刻等）将通道蚀刻到衬底中。然后，可以移 除光致抗蚀剂，并且可以使用本领域已知的任意结合程序中的一个（例如，阳极结合、粘合 剂结合、直接结合、共晶结合等）将衬底结合到另一个衬底上。可以包括多个平版印刷和蚀 刻步骤以及诸如钻孔的机加工步骤。可以借助于光致抗蚀剂热解将碳电极制造在适当的位 置。
[0099] 在一些实施方案中，诸如PMM的聚合衬底可以被加热并且压靠主模以便压印过 程。主模可以由包括平版印刷和机加工的各种过程形成。然后，可以将聚合衬底与另一个 衬底结合以形成微流体装置或系统。如果需要，可以包括机加工过程。
[0100] 还可以使用注射成型过程来制造装置和系统。在注射成型过程中，熔融聚合物或 金属或合金被注射到适当的模具中并且被允许冷却和凝固。模具通常由允许移除模制部件 的两个部分构成。可以将因此制造的部分结合以形成装置或系统。
[0101] 在一些实施方案中，牺牲层蚀刻可以被用来形成装置或系统。平版印刷技术可以 被用来图案化衬底上的材料。然后，该材料可以用具有不同化学性质的另一种材料来覆盖。 该材料可以经历平版印刷和蚀刻过程或另一个适当的机加工过程。然后，可以使衬底暴露 于选择性地除去第一材料的化学试剂。以这种方式，通道可以以第二材料形成，留下在蚀刻 过程之前第一材料所存在的空隙。
[0102] 在一些实施方案中，通过激光加工或CNC机加工可以将微通道直接机加工到衬底 中。若需要，可以机加工几个层，并且随后将这些层结合在一起以获得最终装置或系统。
[0103] 通过使用本领域的多种适当的方法将适当的导电材料图案化在衬底材料上和/ 或在衬底材料内，在装置和系统内制造电极以及其它电装置部件。
[0104] 在一个或多个实施方案中，导电材料包括一种或多种金属。适当的金属的非限制 性示例包括Sn、Zn、Au、Ag、Ni、Pt、Pd、Al、In、Cu或其组合。其它适当的导电材料包括金 属氧化物和导电非金属（例如，碳衍生物，诸如石墨）。可以使用真空沉积工艺（例如，阴 极电弧沉积、电子束物理气相沉积、蒸发沉积、脉冲激光沉积或溅射沉积）来使导电材料沉 积。还可以以导电油墨的形式提供导电材料，所述导电材料可以被丝网印刷、喷墨印刷或 以其它方式沉积到衬底材料的表面以形成电气装置部件。导电油墨通常通过将树脂或粘合 剂与一种或多种粉末状导电材料混合而形成，所述一种或多种粉末状导电材料诸如Sn、Zn、 Au、Ag、Ni、Pt、Pd、Al、In、Cu、石墨粉、碳黑或其它导电金属或金属合金。示例包括碳基油 墨、银油墨和错油墨。
[0105] 当在本文所描述的装置或系统中形成诸如电极的电气装置部件时，一种或多种导 电材料将优选地作为薄膜被沉积或被施加。在某些实施方案中，导电层是在厚度上为约50 微米或更小（例如，在厚度上为约40微米或更小、在厚度上为约30微米或更小、在厚度上 为约25微米或更小、在厚度上为约20微米或更小、在厚度上为约15微米或更小、在厚度上 为约10微米或更小、在厚度上为约5微米或更小、在厚度上为约1微米或更小、在厚度上 为约900nm或更小、在厚度上为约800nm或更小、在厚度上为约750nm或更小、在厚度上为 约700nm或更小、在厚度上为约600nm或更小、在厚度上为约500nm或更小、在厚度上为约 400nm或更小、在厚度上为约300nm或更小或在厚度上为约250nm或更小）的薄金属或碳薄 膜。
[0106] 使用方法
[0107] 可以使用本文所描述的微流体装置和系统来使水的含盐量下降。通过使盐水流经 本文所描述的装置或系统的脱盐单元并且在定位成接近脱盐单元的交叉点的电极处执行 法拉第反应可以使水的含盐量下降。法拉第反应产生电场梯度，该电场梯度远离脱盐单元 的稀释出口通道并且朝脱盐单元的浓缩出口通道引导盐水中的离子。因此，流入到稀释出 口通道中的水的含盐量低于流入到进口通道中的盐水的含盐量。
[0108] 在一些实施方案中，使水的含盐量减小的方法包括：提供经过本文所描述的装置 的进口通道或本文所描述的系统的进水口的流动的盐水，施加偏压以产生影响经过装置的 脱盐单元或系统的脱盐单元的盐水中的离子的流动的电场梯度，以及从装置的稀释出口通 道或系统的出水口收集水。在这些方法中，从装置的稀释出口通道或系统的出水口收集的 水与流经装置的进口通道或系统的进水口的盐水相比具有更小的导电性。
[0109] 在一些实施方案中，为了产生电场梯度所施加的偏压大于约1伏（例如，大于约2 伏、大于约2. 5伏、大于约3伏、大于约4伏、大于约5伏、大于约6伏、大于约7伏、大于约8 伏或大于约9伏）。在一些实施方案中，为了产生电场梯度所施加的偏压小于约10伏（例 如，小于约9伏、小于约9伏、小于约8伏、小于约7伏、小于约6伏、小于约5伏、小于约4 伏、小于约3伏、小于约2. 5伏或小于约2伏）。
[0110] 为了产生电场梯度所施加的偏压的范围可以从上文描述的任一个最小电压到任 何一个最大电压。在一些实施方案中，为了产生电场梯度所施加的偏压范围从约1伏至约 10伏（例如，从约1伏至约7伏，从约2伏至约7伏，或从约2. 5伏至约5伏）。
[0111] 在一些实施方案中，通过装置的脱盐单元的盐水的流率或通过系统的每个脱盐单 元的盐水的流率范围从约0. 01至约1微升每分钟（例如，从约0. 05至约0. 5微升每分钟， 或从约0. 1至约0. 5微升每分钟）。可以鉴于各种因素来选择适当的流率，所述各种因素包 括装置或系统的架构、使用所述装置或系统被处理的盐水的含盐量和所需的盐化度减小。
[0112] 本文所描述的装置、系统和方法可以用来使具有任意可测量浓度的溶解的氯化钠 的盐水的含盐量下降。盐水可以是海水（例如，具有在约4S/m与约6S/m之间的电导率的 盐水）。盐水可以是微咸水（例如，具有在约0. 〇5S/m与约4S/m之间的电导率的盐水）。 在某些实施方案中，盐水具有大于约0. 〇5S/m(例如，大于约0. lS/m、大于约0. 5S/m、大于约 1.0 S/m、大于约2. OS/m、大于约2. 5S/m、大于约3. OS/m、大于约3. 5S/m、大于约4. OS/m、大于 约4. 5S/m、大于约5. OS/m或大于约5. 5S/m)的电导率。
[0113] 本文所描述的装置、系统和方法可以用来使盐水的含盐量不同程度地下降。盐化 度减小可以取决于多个因素，所述多个因素包括装置或系统的架构和使用所述装置或系统 被处理的盐水的含盐量。
[0114] 在一些实施方案中，使用本文所描述的装置、系统和方法进行脱盐的盐水（例如， 从装置的稀释出口通道或从系统的出水口收集的水）的电导率不超过流入到装置或系统 中的盐水的电导率的约90% (例如，它不超过流入到装置或系统中的盐水的电导率的约 80%，它不超过流入到装置或系统中的盐水的电导率的约75%，不超过流入到装置或系统 中的盐水的电导率的约70%，不超过流入到装置或系统中的盐水的电导率的约60%，不超 过流入到装置或系统中的盐水的电导率的约50%，不超过流入到装置或系统中的盐水的 电导率的约40%，不超过流入到装置或系统中的盐水的电导率的约30%，不超过流入到装 置或系统中的盐水的电导率的约25%，不超过流入到装置或系统中的盐水的电导率的约 20%，不超过流入到装置或系统中的盐水的电导率的约10%，不超过流入到装置或系统中 的盐水的电导率的约5%，不超过流入到装置或系统中的盐水的电导率的约1%，不超过流 入到装置或系统中的盐水的电导率的约0.5%，不超过流入到装置或系统中的盐水的电导 率的约0.1 %，不超过流入到装置或系统中的盐水的电导率的约0. 05%，不超过流入到装 置或系统中的盐水的电导率的约〇. 01 %，或更小）。
[0115] 在一些情况下，使用本文所描述的装置、系统和方法脱盐的水（例如，从装置的稀 释出口通道或系统的出水口收集的水）具有小于约2. OS/m的电导率（例如，小于约1.75S/ m、小于约I. 5S/m、小于约I. 25S/m、小于约1.0 S/m、小于约0· 75S/m、小于约0· 5S/m、小于 约0. 25S/m、小于约0. lS/m、小于约0. 05S/m、小于约0. 01S/m、小于约0. 005S/m、小于约 CL 001S/m、小于约 5. Ox 10 4S/m、小于约 L Ox 10 4S/m、小于约 5. Ox 10 5S/m、小于约 L Ox 10 5S/m，或更小）。
[0116] 在一些实施方案中，使用本文所描述的装置、系统和方法脱盐的水（例如，从装置 的稀释出口通道或系统的出水口收集的水）是饮用水（例如，水具有从约〇.〇5S/m至约 0. 005S/m的电导率）。在一些实施方案中，使用本文所描述的装置、系统和方法脱盐的水 (例如，从装置的稀释出口通道或系统的出水口收集的水）是超纯水（例如，水具有从约 0. 005S/m 至约 5. 5x 10 6S/m 的电导率）。
[0117] 若需要，可以使用本文所描述的装置、系统和方法来多次处理水以实现盐水的含 盐量的所需的减小。
[0118] 可以使用本文所描述的装置和系统以与传统脱盐方法相比更大的能量效率来使 水脱盐。在一些情况下，本文所描述的装置和系统可以利用低于约5000mWh/L(例如，至少 约 4000mWh/L、至少约 3000mWh/L、至少约 2500mWh/L、至少约 2000mWh/L、至少约 1500mWh/L、 至少约 1000mWh/L、至少约 900mWh/L、至少约 800mWh/L、至少约 750mWh/L、至少约 700mWh/L、 至少约600mWh/L、至少约500mWh/L、至少约400mWh/L、至少约300mWh/L、至少约250mWh/L、 至少约200mWh/L、至少约100mWh/L、至少约90mWh/L、至少约80mWh/L、至少约75mWh/L、至 少约70mWh/L、至少约60mWh/L、至少约50mWh/L、至少约40mWh/L、至少约30mWh/L、至少约 25mWh/L、至少约20mWh/L、至少约15mWh/L或至少约10mWh/L或至少约5mWh/L)的能量效率 来对水进行脱盐。在一些情况下，本文所描述的装置和系统可以利用范围从上文的任意最 小值至约lmWh/L (例如，从至少约1000mWh/L至约lmWh/L、从至少约500mWh/L至约ImWh/ L、从至少约100mWh/L至约lmWh/L、从至少约75mWh/L至约lmWh/L或从至少约50mWh/L至 约lmWh/L)的能量效率来对水进行脱盐。
[0119] 在一些情况下，在脱盐之前，不用本文所描述的装置和系统来预处理盐水。在其它 实施方案中，可以在脱盐之前处理盐水。例如，在脱盐之前从盐水移除多价阳离子（例如， Ca'Mg2+或其组合）可以在长操作期间减少装置或系统内沉淀形成。因此，在一些实施方 案中，可以例如通过使盐水与适当的离子交换树脂接触来对盐水进行预处理以减小溶液中 溶解的多价阳离子的浓度。若需要，则例如还可以通过沉降和/或过滤来对盐水进行预处 理以消除残渣。若需要，则在脱盐之前还可以对盐水进行消毒。
[0120] 若需要用于具体最终用途，则在继利用本文所描述的装置和系统的脱盐之后可以 对水进行进一步的处理。例如，可以通过添加适当的氟化盐（诸如，氟化钠、氟硅酸或氟硅 酸钠）来对水进行加氟。在继利用本文所描述的装置和系统进行脱盐之后，还可以使水经 过离子交换树脂和/或被处理以调节pH。
[0121] 实施例
[0122] 实施例1 :使用微流体双性电极装置进行脱盐
[0123] 超微电极电化学电池包括由单个双性电极（ΒΡΕ)横跨的脱盐单元和辅助通道，该 电池用于使海水在存在压力驱动流动（PDF)的情况下沿着局部产生的电场梯度脱盐。通过 在并行的脱盐单元和辅助通道之间施加偏压以驱动在双性电极的阳极处氯化物的氧化来 实现海水脱盐。在阴极处，发生水减少来支持电流流动。
[0124] 在BPE的阳极处氯化物的氧化导致离子耗尽区和随后的电场梯度。流经脱盐单元 到分支微通道中的电场梯度定向离子产生卤水流，而当压力驱动流动的速率被控制时，脱 盐的水继续向前流动。因此，可以通过控制压力驱动流动的速率来