[发明专利]玻璃球面超声聚焦空化增强微反应器及制备方法

权利要求书

1.一种玻璃球面超声聚焦空化增强微反应器，其特征在于带有微流道槽（11）、浅槽及微凹点（12）的衬底（1）和对应于微流道槽和浅槽形成玻璃微流道腔（21）和球形玻璃微腔（22）结构的玻璃圆片（2）组合成的系统，该系统包括微反应腔（3）、微气室（4）、微流道（5）、超声激励源（6）、流体入口及出口(7)，结构中利用超声波聚焦于微气室，实现空化增强效果。

2.根据权利要求1所述的玻璃球面超声聚焦空化增强微反应器，其特征在于所述的玻璃为硼硅玻璃，衬底为硅或者石英或者因瓦合金或者科瓦合金中的一种。

3.根据权利要求1所述的玻璃球面超声聚焦空化增强微反应器，其特征在于所述的微气室由微凹点内壁和空气-液体界面封闭形成，该界面的中心与球形玻璃反应腔的球心基本重合

根据权利要求1所述的玻璃球面超声聚焦空化增强微反应器，其特征在于所述的微凹点可以是单个微凹点或者多个微凹点形成的微凹点阵列。

4.根据权利要求1所述的玻璃球面超声聚焦空化增强微反应器，其特征在于所述的超声激励源可以为柔性压电材料制成的超声换能器耦合在球腔表面，也可以是集成在球型玻璃微腔表面的迂回型金属条。

5.根据权利要求1所述的玻璃球面超声聚焦空化增强微反应器，其特征在于所述的微凹点的几何形状为圆柱体或者锥体或者长方体，其最大宽度和深度范围为0.1 -100μm。

6.根据权利要求1所述的玻璃球面超声聚焦空化增强微反应器，其特征在于球形玻璃微腔的半径大小为1mm-20mm。

7.一种根据权利要求1所述的玻璃球面超声聚焦空化增强微反应器的制备方法，其特征在于包括如下步骤：首先，在硅衬底上刻蚀微流道槽，小浅槽(131)，大浅槽(132)及微凹点；在小浅槽内加入碳酸氢钙溶液，再蒸发、加热，最后获得碳酸钙高温释气剂(8)；然后将上述刻蚀有微流道槽、浅槽及微凹点的硅衬底与硼硅玻璃圆片进行阳极键合，形成密封腔体；然后在上述键合好的硼硅玻璃圆片一侧表面相应位置上溅射金属条图形；此时，将上述键合好的圆片加热至硼硅玻璃软化点温度，高温释气剂放出气体产生的正压力使得对应于小浅槽的玻璃形成小微腔(221)，同时气体通过微流道槽形成玻璃微流道腔，而对应于大浅槽的玻璃在气体作用下形成了表面带有金属条图形的球形玻璃微腔；冷却后在小微腔处打孔，形成流体入口及出口，8. 然后，翻转圆片，使衬底在上，玻璃圆片一面朝下，在入口充入液体直到出口处有液体流出，关闭入口和出口，翻转圆片，衬底上微凹点位置形成气体-液体界面，从而形成了微气室。

8.将系统置于磁场中，给金属条加特定频率的交变电流，金属条上的洛伦兹力驱动整个球形微腔发生谐振，产生的超声波通过球形玻璃反应腔中的液体传输并聚焦，超声波聚焦到微气室。

9.根据权利要求8所述的玻璃球面超声聚焦空化增强微反应器，其特征在于重复第二步所述步骤2-50次，直至碳酸钙的量符合成型的要求。

10.根据权利要求1所述的玻璃球面超声聚焦空化增强微反应器，其特征在于采用点胶技术对小浅槽定量注入溶液。

11.根据权利要求8所述的玻璃球面超声聚焦空化增强微反应器的制备方法，其特征在于所述的刻蚀微流道槽，小浅槽、大浅槽的刻蚀方法为湿法腐蚀，刻蚀微凹点的方法为干法刻蚀。

12.根据权利要求8所述的玻璃球面超声聚焦空化增强微反应器的制备方法，其特征在于所述的微凹点可以是单个微凹点或者多个微凹点形成的微凹点阵列。

13.根据权利要求8所述的玻璃球面超声聚焦空化增强微反应器的制备方法，其特征在于流体入口和出口的打孔方法为激光打孔，形成孔的直径大小为0.1mm-3mm。

14.根据权利要求8所述的玻璃球面超声聚焦空化增强微反应器的制备方法，其特征在于所述的微凹点的几何形状为圆柱体或者锥体或者长方体，其尺寸范围为0.1 -100μm。

15.根据权利要求8所述的玻璃球面超声聚焦空化增强微反应器的制备方法，其特征在于球形玻璃反应腔的半径大小为1-20mm。

16.根据权利要求8所述的玻璃球面超声聚焦空化增强微反应器的制备方法，其特征在于微气室中所填充的气体是空气，球形玻璃反应腔及微流道中的填充液体是水，液体中可加入酶或细胞，高分子颗粒，或者化学试剂。