[发明专利]一种基于磁流体激振技术射流断裂制备微滴的装置及其制备微滴的方法

说明书

一种基于磁流体激振技术射流断裂制备微滴的装置，涉及一种微喷装置。提供适用于一种流体微滴的制备方法。该方法通过膜片把扰动发生器和喷射腔区分开。在膜片上方的腔体内填满液态金属溶液，采用流经液态金属的高频脉冲电流在恒定磁场中产生的高频电磁力作为激振波。当在恒定气压条件下从喷嘴射流而出的微液柱上施加激振波，可使微液柱断裂形成均一微滴。实现上述方法的微喷射装置，其在主腔体内加工有相邻的激振波发生器和喷射腔。扰动波发生器由永磁铁、液态金属、膜片、电极、信号源、功率放大器等组成。激振波发生器固定在永磁铁之间，电极置于其内部，保证电流均匀分布；通过信号源和功率放大器产生高频电信号。

技术领域

本发明涉及一种微喷射装置，尤其涉及基于磁流体激振技术射流断裂制备微滴。

背景技术

微滴喷射是一种通过产生均一微米级液滴，从而实现微量流体精确分配的技术，是一种非接触直写式微滴制备技术。该技术是在喷墨打印技术基础上发展起来的一种新型快速成型技术，该技术具有可喷材料范围广、成本低、能耗低、效率高等优点。目前应用在生物芯片制备、微透镜制作、柔性材料打印、微焊球制备及三维打印等技术。

中国专利CN101745763A公开了一种精密焊球制备方法，该方法使用电磁激振产生微扰动，但设备较为复杂。中国专利CN107100831A公开了基于压电圆管扰动的微液滴主动制备装置及方法，该方法使用压电振动的方式在喷嘴上方产生微扰动，但其产生的微扰动较小，需要在较高扰动频率的作用下产生微滴。中国专利CN200610138558.1公开了一种气压脉冲式微滴按需驱动制备系统，由于气压脉冲难以高频制备，故微滴制备频率较低。

发明内容

本发明的目的是提供适用于流体微滴制备的一种基于磁流体激振技术射流断裂制备微滴的装置。

本发明装置包括扰动发生器(14)、喷射腔(7)、连接扰动发生器和喷射腔之间的膜片(6)、导液管(10)，储液腔(11)，减压阀(12)，空气压缩机 (13)；扰动发生器(14)包括永磁铁、电极、液态金属放置腔(4)、液态金属、信号源(1)、功率放大器(2)；液态金属放置腔(4)左右两侧端均设有电极(5)，液态金属放置腔(4)内装有液态金属，液态金属能够与电极(5)接触；信号源(1)与功率放大器(2)连接，功率放大器(2)分别与扰动发生器(14)的两个电极(5)连接；液态金属放置腔(4)前后两侧端表面设有永磁铁；液态金属放置腔(4)的下端底部通过膜片(6)与喷射腔(7)连接即采用膜片(6)将液态金属放置腔(4)和喷射腔(7)上下隔开；喷射腔(7)的下端采用带有喷嘴(9)的下盖板(8)盖合；喷射腔(7)通过导液管(10)与储液腔(11)连通，储液腔(11)通过上端盖经由减压阀(12)与空气压缩机(13) 连接；

永磁铁加载在扰动发生器的左右表面；扰动发生器内部充满液态金属，液态金属优选常温下为液态的单质金属或合金，例如采用水银或GaIn合金(常温下为液态)；膜片处于扰动发生器和喷射腔体之间，喷射腔体一端通过导液管与储液腔相连，另一端与带喷嘴的下盖板相连。通过信号源和功率放大器产生高频驱动电信号，通过永磁铁在扰动发生器内部前后面产生恒定磁场。

电极采用铜电极。

与现有技术相比，本发明的工作原理及有益效果如下：

永磁铁用于产生磁场，扰动发生器内部设有电极，电极与液态金属溶液接触良好，通过信号源和功率放大器产生高频电信号，驱动电信号两端置于电极两端。

一种基于磁流体激振技术射流断裂制备微滴的方法，膜片上方的扰动发生器内部的液态金属受到的高频电磁力作为扰动波；恒定气压迫使喷射腔内的流体从喷嘴射流而出，该高频电磁力作为扰动波通过膜片传导并施加在喷嘴处的射流液柱上，使其受激断裂形成成均匀液滴。