一种微流控混合芯片的制作方法

1.本实用新型涉及微流控结构技术领域，具体涉及到一种微流控混合芯片。


背景技术：

2.微流控技术可用于纳米材料的合成，通过快速混合、快速传质、精确控制反应条件和试剂的添加等来实现对纳米材料性质的调控。同时，纳米材料可以在微流控混合器中实现连续生产，并可以通过多通道并行来实现放大，实现规模化生产。微流控能对流体进行和好的操控。目前该技术国外比较领先，拥有制备技术以及芯片设计图案专利。
3.现有一种s型混合通道，单一的s型混合需要较长的混合通路才能将液体混合均匀，即混合时间较长，且整个微流控通路的结构占用面积较大。
4.因此，存在待改进之处，本实用新型提供一种微流控混合芯片。


技术实现要素：

5.针对现有技术所存在的不足，本实用新型目的在于提出一种微流控混合芯片，具体方案如下：
6.一种微流控混合芯片，所述芯片包括第一物料入口、第二物料入口、混合结构、物料出口、线性通道；
7.所述混合结构包括两个上下并联设置的混合通道，所述混合通道包括左支路通道、右支路通道以及两个障碍通道，所述障碍通道内部为弯折的s形通路，所述左支路通道、右支路通道均整体呈y字形，处于所述左支路通道同一侧的两端分别与两个所述障碍通道的进口端连通，处于所述右支路通道同一侧的两端分别与两个所述障碍通道的出口端连通，两个所述左支路通道的另一端相互连通以形成左混合口，两个右支路通道的另一端相互连通以形成右混合口；
8.所述混合结构至少设置一个，所述第一物料入口、第二物料入口分别通过一个所述线性通道与所述左混合口连通，所述右混合口通过一个所述线性通道与所述物料出口连通。
9.进一步的，当所述混合结构水平并列设置两个或者三个时，相邻两个所述混合结构之间的左支路通道、右支路通道远离所述障碍通道的端部均相互连通以形成中间混合口。
10.进一步的，所述障碍通道整体呈规则的方形齿状。
11.进一步的，所述左支路通道中三个支路的连接处形成有小型混合口。
12.进一步的，所述小型混合口整体呈圆形，且所述小型混合口的尺寸大于所述左支路通道其他位置的内径。
13.进一步的，所述右支路通道的结构与所述左支路通道相同设置。
14.进一步的，所述左混合口、右混合口、中间混合口整体均呈圆形，所述左混合口、右混合口以及中间混合口的尺寸相同，且所述左混合口的尺寸大于所述小型混合口的尺寸。
15.进一步的，所述芯片内部所有的边缘均采用圆角过渡结构。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
17.(1)第一项水相溶液从第一物料入口进入，第二项油相溶液从第二物料入口进入，在线性通道的作用下，在左混合口形成聚焦型流体，且两项溶液层流混合，之后进入混合结构中；
18.由于混合结构由多个混合通道以及左支路通道、右支路通道组合形成，整体在上下、左右方向上均实现了规则性的堆叠，节省占用空间，进入混合结构的溶液进而依次经过左支路通道、障碍通道、右支路通道实现分流混合，每个混合结构中一共有四个左支路通道
→
障碍通道
→
右支路通道的路径，每个路径同时进行分流混合，降低了通道阻力，且流体的混合效果基本无差别，使流体更均一，然后到达右混合口进行汇集；
19.汇集在右混合口处的溶液从物料出口排出，物料出口处可以连接管道进行产品收集；
20.本实用新型首先采用聚焦方式对两项溶液进行混合，通过多个并联加串联的混合通道的叠加，多次分流以及多次汇集，缩短了流体通路时间，降低了管道阻力，增加了混合效果。
21.(2)采用多个混合结构时，形成了中间混合口，进一步增加了多次分流以及多次汇集，在保证芯片整体面积较小的前提下，使得溶液混合、分流的反应更加完全。
22.(3)通过设置小型混合口，刚进入混合结构中的溶液在进入障碍通道之前以及刚离开障碍通道时均会在小型混合口处进行一次收敛以及一次扩散，更好地提高混合效果。
附图说明
23.图1为本实用新型的实施例的整体示意图；
24.图2为本实用新型中混合结构的整体示意图。
25.附图标记：1、第一物料入口；2、第二物料入口；3、混合结构；4、混合通道；5、左支路通道；6、右支路通道；7、障碍通道；8、左混合口；9、右混合口；10、中间混合口；11、小型混合口；12、物料出口；13、线性通道。
具体实施方式
26.下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不仅限于此。
27.如图1所示，一种微流控混合芯片，用于提供微通道，液体在微通道内呈现层流状态，通过层流之间的扩散，能够实现液体的混合。具体来说，芯片包括第一物料入口1、第二物料入口2、混合结构3、物料出口12、线性通道13，本实用新型引入多组s型通道，s型通道首尾顺次相连，通过这几个结构之间的配合，可以实现混合更加充分，反应更加完全，并且占用面积小。
28.其中，混合结构3整体呈菱形，结合图2所示，混合结构3的左端用于接收来自第一物料入口1、第二物料入口2的液体，中间形成有并联的四组同时工作的液体混合路径，右端用于出液。从具体构造上来说，混合结构3包括两个上下并联设置的混合通道4，每个混合通道4又具体包括左支路通道5、右支路通道6以及两个呈上下设置的障碍通道7，左支路通道
5、右支路通道6均整体呈y字形。在同一个混合通道4中，处于左支路通道5同一侧的两端分别与两个障碍通道7的进口端连通，处于右支路通道6同一侧的两端分别与两个障碍通道7的出口端连通，如此便形成两个液体混合路径，同理另一个混合通道4也会形成两个液体混合路径。
29.由于混合结构3由多个混合通道4以及左支路通道5、右支路通道6组合形成，整体在上下、左右方向上均实现了规则性的堆叠，节省占用空间。
30.在同一个混合结构3中，由于两个混合通道4各有一个左支路通道5，两个左支路通道5的另一端相互连通以形成左混合口8，两个右支路通道6的另一端相互连通以形成右混合口9。此时的左混合口8即混合结构3的左端，右混合口9即混合结构3的右端。
31.需要说明的是，由于障碍通道7是起到将不同的液体均匀混合的实质结构，障碍通道7内部为弯折的s形通路，在形状上体现为障碍通道7整体呈规则的方形齿状，在本实施例中，障碍通道7上部形成有三个凸出的方形，下部形成有两个凸出的方形，具体方形的数量本实施例不做限制，根据混合效果所需而定。
32.优化的，混合结构3至少设置一个，在本实施例中，混合结构3水平并列设置有三个，相邻两个混合结构3之间的左支路通道5、右支路通道6远离障碍通道7的端部均相互连通以形成中间混合口10。
33.将三个混合结构3作为一个整体来看，该整体的左端为一个左混合口8，右端为一个右混合口9，与其他结构之间的连接关系如下，第一物料入口1、第二物料入口2分别通过一个线性通道13与左混合口8连通，右混合口9通过一个线性通道13与物料出口12连通。溶液可以采用压力泵，注射泵等装置在管道的配合下泵入第一物料入口1、第二物料入口2。
34.因此，本实用新型的工作过程如下：
35.第一项水相溶液从第一物料入口1进入，第二项油相溶液从第二物料入口2进入，在线性通道13的作用下，在左混合口8形成聚焦型流体，且两项溶液层流混合，之后进入混合结构3中；
36.进入混合结构3的溶液进而依次经过左支路通道5、障碍通道7、右支路通道6实现分流混合，每个混合结构3中一共有四个左支路通道5
→
障碍通道7
→
右支路通道6的路径，每个路径同时进行分流混合，然后到达右混合口9进行汇集，又继续进入下一个混合结构3中进行分流混合，直至在最后一个混合结构3中的右混合口9；
37.汇集在右混合口9处的溶液从物料出口12排出，物料出口12处可以连接管道进行产品收集。
38.需要说明的是，为进一步提高本实用新型的分流混合效果，芯片还做出了一下其他方面的改进，具体阐述如下：
39.一、左支路通道5中三个支路的连接处形成有小型混合口11，小型混合口11整体呈圆形，且小型混合口11的尺寸大于左支路通道5其他位置的内径，同理，右支路通道6的结构与左支路通道5相同设置。如此一来，刚进入混合结构3中的溶液在进入障碍通道7之前以及刚离开障碍通道7时均会在小型混合口11处进行一次收敛以及一次扩散，更好地提高混合效果。
40.二、左混合口8、右混合口9、中间混合口10整体均呈圆形，左混合口8、右混合口9以及中间混合口10的尺寸相同，由于左混合口8、右混合口9以及中间混合口10处汇集的溶液
体量较大，而小型混合口11处汇集的是经历过一次分流之后的溶液，溶液体量相对较小，因此，左混合口8的尺寸大于小型混合口11的尺寸，如此一来，在液体快速混合的同时，减少了通道阻力。
41.三、芯片内部所有的边缘均采用圆角过渡结构，减小生成的纳米粒子在转接处发生阻滞及堵塞的可能性。
42.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。