[发明专利]一种基于毛细现象以及电浸润现象的微泵

说明书

本发明公开一种基于毛细现象以及电浸润现象的微泵，包括进液口、出液口以及液体通道，所述液体通道一端与所述进液口连通，另一端与所述出液口连通；其中，所述液体通道上设有用于将所述进液口的液体泵送至所述出液口的电浸润动力机构；其中，所述电浸润动力机构包括设置在液体通道上的泵腔、设置在所述泵腔内的介电材料疏水层、设置在所述泵腔内壁与所述介电材料疏水层之间的第一电极板和第二电极板；所述泵腔的下端与所述液体通道连通，上端为开口；所述液体通道上设有单向流阻机构。该微泵没有机械结构，设计简单，体积小，适用范围广；由于没有机械结构，可以避免了微泵在使用过程中产生机械磨损，从而提高了微泵的使用寿命，可靠性更高。

技术领域

本发明涉及微泵装置领域，具体涉及一种基于毛细现象以及电浸润现象的微泵。

背景技术

随着微流控技术的应用越来越广阔，微泵是微流控系统的“心脏”，是微流体输送的动力源，可以精确控制和驱动为管道内流体的流动和流量。广泛应用在各个领域，是衡量一个国家微流体发展水平的重要标志。目前，微泵的工作都是基于压电振子在逆电压效应变形的作用下而实现的。在交变电流的作用下，由压电材料做成的振子会反复的振动，从而使压电泵的腔体容积发生周期变化，从而实现流体的运输。但是，由于压电泵还是存在压电振子、悬臂梁等结构，所以压电泵的使用寿命并不高，而且由于压电泵的结构比较复杂，想进一步将压电泵体积缩小在微米尺度甚至微米尺度以下还是很困难。而在类似于MEMS、航天航空、医疗、化学分析、血管机器人和芯片实验室等领域都对压电泵的使用寿命、可靠性以及压电泵的体积都有很高的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种基于毛细现象以及电浸润现象的微泵，该微泵没有机械结构，设计简单，体积小，适用范围广；由于没有机械结构，可以避免了微泵在使用过程中产生机械磨损，从而提高了微泵的使用寿命，可靠性更高。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于毛细现象以及电浸润现象的微泵，包括进液口、出液口以及设置在所述进液口与所述出液口之间的液体通道，所述液体通道一端与所述进液口连通，另一端与所述出液口连通；其特征在于，

所述液体通道上设有用于将所述进液口的液体泵送至所述出液口的电浸润动力机构；其中，所述电浸润动力机构包括设置在液体通道上的泵腔、设置在所述泵腔内的介电材料疏水层、设置在所述泵腔内壁与所述介电材料疏水层之间用于驱动所述液体通道内的液体沿着所述泵腔向上运动的第一电极板和第二电极板；所述泵腔的下端与所述液体通道连通，上端为开口；

所述液体通道上设有将液体从所述进液口沿着所述出液口流动的单向流阻机构。

上述基于毛细现象以及电浸润现象的微泵的工作原理是：

工作时，首先在外部静水压力的作用下液体通道内充满需要泵送的液体，泵腔中由于设有介电材料疏水层，泵腔内不会发生毛细现象，液体与空气的接触面不会上升；接着，将第一电极板接通外部直流电源的正极，第二电极板接通外部直流电源的负极，泵腔内的液体将发生电浸润现象(即通过改变电极板与液体之间的电势，进而来改变介电材料疏水层与液体接触面的表面能，最终改变两者之间接触角的现象)；从而泵腔内的液体沿着泵腔的轴线方向上升，进而将泵送的液体从液体通道向泵腔输送，实现泵腔向上吸水；然后，将第一电极板和第二电极板的直流电源断开，由于泵腔内的液体不会发生毛细现象，因此，在自身重力的作用下，泵腔内的液体下降，排出到液体通道中；当第一电极板与第二电极板分别周期性的同时断开和接通外部直流电源正极以及负极时，泵腔内会实现周期性的向液体通道进行吸水和排水，在单向流阻机构的作用下，在宏观上驱动了泵送的液体从进液口向出液口的方向流动，为输送液体提供动力作用。