[发明专利]一种流体输运控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种流体输运控制系统及方法。将胶体悬浮液通过毛细力限域在多孔膜的三维网络中，并进一步将多孔膜与胶体悬浮液的复合体系密封在流体输运装置中，通过调节外场，如磁场、电场、声场或光场，可以动态调控胶体颗粒在限域空间的聚集情况及混乱度，进而控制另外一种不互溶的流体通过胶体悬浮液复合膜体系时所需的压强阈值。其中，在待输运流体进入流体输送控制系统之前或是进入之后调控外场的大小和方向均可以有效控制流体的输运。这种流体输运方法具有非接触控制，实时响应性，并且该体系具有优异的循环稳定性和优异的抗污染性能。

技术领域

本发明属微流控技术领域，具体涉及一种流体输运控制系统及方法。

背景技术

胶体悬浮液是指一种胶体颗粒弥散分布在另一种载液中形成的悬浮液体系。由于胶体颗粒的结构和聚集状态直接影响材料的自组装，晶体的缺陷，材料的相变，生物体分子级的组装，胶体颗粒的聚集行为一直是胶体界面与科学、材料学以及工程领域的研究热点。其中包括胶体颗粒自组装形成超结构，自驱动颗粒，群体输运行为，颗粒机器人，微流体控制，生物体中颗粒物的移动，以及颗粒物的扩散机理研究等。这些研究基本上都是基于颗粒自身运动行为和聚集状态的研究，尚未涉及颗粒物聚集行为尤其是颗粒物的混乱度对流体输运行为的控制。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供流体输运控制系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种流体输运控制系统，包括：

用于容纳液体的多孔膜，所述的多孔膜设有至少一待输运流体入口以及一待输运流体出口；

载液，含有响应性胶体颗粒的胶体悬浮液；

外场，所述的外场能够作用于载液中的响应性胶体颗粒。

步骤(1)中所述的胶体悬浮液包括但不限于磁流变液、电流变液、玉米淀粉溶液等。

步骤(1)中所述的胶体悬浮液浓度质量分数为10～80wt.％。

步骤(1)中所述的胶体颗粒粒径为2～5μm。

步骤(2)中所述的多孔膜材料包括但不限于泡沫铜、泡沫不锈钢、泡沫铝、以及聚合物多孔材料。

步骤(2)中所述的多孔膜孔径为10～50μm。

步骤(3)中所述的胶体悬浮液在多孔膜中的饱和度为70～150％。

步骤(5)中微量注射泵的流速为100-1500μL/min。

步骤(6)中的外场包括但不限于磁场、电场、声场或光场。

步骤(6)中的外场大小为50-600Gauss的磁场。

步骤(6)中的外场方向为平行于输运方向，垂直于输运方向，或与输运方向呈一定的角度,例如1-89度。

步骤(6)中的外场为一定频率的交流磁场或旋转磁场。

本发明还提供流体输运控制方法，包括如下步骤：

1)组装前述的流体输送控制系统；

2)在待输运流体进入流体输送控制系统之前或是进入之后，调整外场的作用力大小以及方向，改变胶体悬浮液中的响应性胶体颗粒的排列方式，从而控制待输运流体的输送状态。