[实用新型]一种基于电润湿原理的粒径可控的粘弹性液滴发生装置

说明书

本实用新型公开了一种基于电润湿原理的粒径可控的粘弹性液滴发生装置，包括液滴发生器、亲水凹槽、供液装置和单片机；所述液滴发生装置包括两个极板所组成的平行电容器，左边极板中含有5个电极组成的电极层，通过改变单个电极的电压，可以使液滴从流体中被拉出并逐渐形成单个液滴；供液装置与液滴发生装置由90°弯管与亲水凹槽相连，可让液滴以一定的形态、速度流入到发生装置中；通过单片机控制供液装置的流速，可控制最终液滴的大小。本实用新型利用电润湿原理，通过改变电极电压的大小，将粘弹性流体分离成单个液滴，避免了液滴在与流体分离时产生粘丝的现象，还能控制液滴的大小。

技术领域

本实用新型属于液滴发生和分离技术领域，特别涉及一种基于电润湿原理的粒径可控的粘弹性液滴发生装置。

背景技术

液滴发生装置主要用于液滴的变形、碰撞、破碎等现象观察实验。这类实验是研究液滴在碰撞后变形以及碰撞结果的重要组成部分，而液滴的碰撞结果在航空领域中具有非常重要的研究意义。生活中大部分的流体都是粘弹性流体，比如大多数聚合物溶液、血液等都属于粘弹性流体，粘弹性流体具有粘性和弹性。传统的利用注射器产生液滴的方式没有考虑到粘弹性流体形成液滴的过程中会容易产生粘丝，导致无法形成单个液滴，而且目前没有成熟的粘弹性流体液滴发生装置可以控制液滴的大小。公开号为CN201310281043.7的发明公开了一种基于介质电润湿数字微流芯片的精准液滴产生方法，该发明利用数字芯片驱动电极的方法，实现液滴的精准分裂，但是这种方法并没有考虑到液滴的大小以及流体的粘弹性，所以存在一定的局限性。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于电润湿原理的粒径可控的粘弹性液滴发生器。

为实现以上目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种基于电润湿原理的粒径可控的粘弹性液滴发生装置，包括液滴发生器、亲水凹槽、供液装置和单片机；单片机与步进电机相连，通过控制电极的转速以控制流体的流速，电极层中电极的开关、电压大小也由单片机控制。

如此设计，可通过单片机控制电极层中电极的开关，用于从流体中分离出单个液滴。单片机也可以控制电压大小，改变液滴的接触角，从而控制液滴直径。

进一步的，供液装置包括步进电机、驱动滑块、注射器活塞、固定块、注射器腔体、半圆形固定块、90°弯管、固定滑杆、驱动丝杠、底座。供液装置底座应水平放置，注射器腔体前半部分架在半圆形固定块上，后半部分固定在固定块中，所述两个固定块均固定在底座上，而且固定块之间通过驱动丝杆相连，驱动丝杆末端装有驱动滑块，驱动滑块与驱动丝杆啮合传动，固定块由固定滑杆连接，注射器内部有注射器活塞，注射器活塞的运动由驱动滑块控制，注射器腔体出口处连有90°弯管；底座后部装有步进电机，步进电机的轴与驱动丝杆连接，电机转动会带动带动驱动丝杆转动，步进电机的转速由单片机控制。

如此设计，首先供液装置平行设置能够消除流体由于重力原因导致的流体速度改变，可以尽量保持流体以设置速度进入亲水凹槽。其次固定滑块通过固定滑杆相连，可以消除丝杠啮合传动时产生的微小振幅。最后用单片机控制驱动滑块推动注射器活塞的速度，能够控制流体进入亲水凹槽和电极板的速度。

进一步的，供液装置与液滴发生器之间由亲水凹槽连接，亲水凹槽为半圆形，内部为亲水性材质。

如此设计，当流体以一定的速度流入到亲水凹槽中，粘弹性液体在亲水凹槽中缓慢向下移动，并且在亲水凹槽底部会逐渐的形成类似球形的带有粘丝的液滴，且该液滴会顺势进入电极板。

进一步的，液滴发生器包括左右两个极板，左边的极板由疏水层、介质层、电极层和基板组成，右边的极板由疏水层和介质层组成，电极层包括一个储蓄大电极和4个小电极，当液滴进入电极板，通过单片机控制电极的开关和大小，可以控制液滴的接触角，并根据电润湿原理产生单个液滴。