一种相变阀装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及微流控技术领域，尤其涉及一种相变阀装置。
【背景技术】
[0002]微阀是微流控技术领域中用于微流体流动开关或流量调节的控制装置，是组成微流控元器件的核心单元。相变阀是一种利用相变介质固液相变或相变体积变化来开关或调节微流动的微阀，现已广泛应用于微流控技术领域。由于具有相变温度范围宽(46?64°C)、相变体积膨胀率高(13%?20% )、生物相容较好等特点，石蜡是目前相变微阀中应用最为广泛的一种相变材料。
[0003]在石蜡相变阀中，对石蜡相变过程温度的精确控制是至关重要的。为实现结构紧凑、集成性好且能耗低的加热，石蜡相变阀多采用导电介质作为微加热器材料，形成易于控制且集成于阀内的电阻式微加热器。金属具有较好的导电、导热性能，在微加热器方面有广泛的应用。目前以固态金属铂Pt或金Au应用最为普遍，固态金属铂或金通过沉积、溅射等方法以固态薄膜的形式集成在芯片基底材料上形成微加热器。由于固态金属铂或金的电阻随温度的变化而变化，固态金属铂或金薄膜微加热器还可作为热电阻微温度传感器用于相变温度的测量。但是这种固态金属薄膜制作工艺非常复杂，制作设备也非常昂贵，操作时间也比较长。
【实用新型内容】
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本实用新型的目的是提供一种相变阀装置，解决现有技术中相变阀装置制备工艺复杂和灵敏度低的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种相变阀装置，包括流道层和相变层;所述流道层上开设有微流道，所述相变层上靠近所述流道层的一侧开设有相变微腔道；所述流道层与相变层之间设有可变形的第一柔性薄膜，用于隔开所述微流道和相变微腔道;所述相变微腔道中间设有可变形的第二柔性薄膜，将所述相变微腔道分割为上腔和下腔;所述上腔填充有液态金属，同时下腔填充有相变材料;或所述上腔填充有相变材料，同时下腔填充有液态金属;所述液态金属用于加热所述相变材料实现所述相变材料膨胀或收缩。
[0008]其中，所述相变材料为石蜡。
[0009]其中，所述相变材料填充于所述下腔内，所述液态金属填充于所述上腔内。
[0010]其中，所述液态金属为镓铟合金或镓铟锡合金。
[0011 ]其中，所述微流道和相变微腔道均采用刻蚀工艺制成。
[0012]其中，所述第一柔性薄膜和第二柔性薄膜均采用旋涂工艺制成。
[0013]其中，所述微流道的横截面为半圆弧状。
[0014]其中，所述相变微腔道与所述微流道相垂直。
[0015]其中，所述流道层和相变层材料均为PDMS、PMMA、石英或硅。
[0016]其中，所述第一柔性薄膜和第二柔性薄膜的材料为PDMS，且所述第一柔性薄膜和第二柔性薄膜的厚度为5?ΙΟΟμπι。
[0017](三)有益效果
[0018]本实用新型的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点:本实用新型提供的相变阀装置采用液态金属作为微加热器，液态金属还可以作为温度检测的热电阻微温度传感器，制备工艺简单。与现有技术中沉积固态薄膜的方式相比，降低了制备成本。由于液态金属具有高热导率、低体积热容、高密度等性质，在液态金属加热过程中有助于相变材料快速吸热升温相变，同时在停止加热后也有利于相变材料的降温，提高了相变阀装置的灵敏度。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型实施例相变阀装置开启状态左剖视图；
[0020]图2是本实用新型实施例相变阀装置开启状态主剖视图；
[0021 ]图3是本实用新型实施例相变阀装置关闭状态左剖视图；
[0022]图4是本实用新型实施例相变阀装置关闭状态主剖视图。
[0023]图中:1:流道层；11:微流道;2:相变层;21:相变微腔道;22:相变上层；221:上腔；23:相变下层;231:下腔;3:第一柔性薄膜;4:第二柔性薄膜。
【具体实施方式】
[0024]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0025]如图1-4所示，本实用新型实施例提供了一种相变阀装置，包括流道层I和相变层2;流道层I上开设有微流道11，相变层2上靠近流道层I的一侧开设有相变微腔道21;流道层I与相变层2之间设有可变形的第一柔性薄膜3，用于隔开微流道11和相变微腔道21;相变微腔道21中间设有可变形的第二柔性薄膜4，将相变微腔道21分割为上腔221和下腔231。具体地，相变层2可由相变上层22和相变下层23组成，第二柔性薄膜4设于相变上层22和相变下层23之间，相变上层22与第二柔性薄膜4形成上腔221;相变下层23与第二柔性薄膜4形成下腔231。上腔221填充有液态金属，同时下腔231填充有相变材料;或上腔221填充有相变材料，同时下腔231填充有液态金属;液态金属用于加热相变材料实现相变材料膨胀或收缩。本实用新型实施例提供的相变阀装置中根据相变材料性能的不同，液态金属接通电源导电产生热量加热相变材料时或断电后空气冷却时，相变材料会发生相变，当相变材料相变后体积膨胀时，相变材料向上挤压，第一柔性薄膜3接触微流道11的上表面，阻断微流道11内液体的流道，即相变阀的关闭；当相变材料相变后体积缩小时，相变材料下移，第一柔性薄膜3也随之向下移动，使微流道11保持通畅，即相变阀的开启。
[0026]本实用新型提供的相变阀装置采用液态金属作为微加热器，液态金属还可以作为温度检测的热电阻微温度传感器，制备工艺简单。制备该相变阀装置时，在相变层2的下腔231内灌入填充材料，在其上放置第二柔性薄膜4，并在相变层2的上腔221内灌入填充材料，再将第一柔性薄膜3和流道层I覆盖在相变层2，然后整体进行键合即可。与现有技术中沉积固态薄膜的方式相比，降低了制备成本。由于液态金属具有高热导率、低体积热容、高密度等性质，在液态金属加热