[实用新型]一种气泡自驱动微反应器

说明书

一种气泡自驱动微反应器，包括左右两条锥螺旋体，两条锥螺旋体在锥顶固定；每条锥螺旋体的起始端为一倾斜正四边形，锥螺旋体从起始端开始向上逐渐缩小至收束端，正四边形的竖直边随锥螺旋体的收缩逐渐增大；左右两条锥螺旋体在锥顶固定的四边形边长相同。气泡直径大于锥螺旋内侧面的高度，利用楔角产生的拉普拉斯力和曲率驱动力，使双螺旋对称结构可使在不同位置释放的气泡最终在对称面上行进最终进行汇合，进行微反应。

技术领域

本发明涉及一种气泡微反应器，特别涉及一种气泡自驱动微反应器。

技术背景

微反应器是一种单元反应界面宽度为微米量级的微型化化学反应系统，是90年代兴起的微化工技术。它是指以反应为主要目的，以一个或多个微反应器为主，同时还可能包括有微混合、微换热、微分离、微萃取等辅助装置及微传感器和微执行器等关键组件的一个微反应系统。具体来说，微反应器一般是指通过微加工技术和精密加工技术制造的带有微结构的反应设备，微反应器内的流体通道或者分散尺度在微米量级，而微反应器的处理量则依据其应用的目的的不同达到从数微升每分钟到数万立方米每年的规模。近年来，基于某些特定的反应对流道表面润湿性的要求，表面润湿性开始被引入到微反应器中，利用润湿性可以有效的调控流体在流道中的移动。

传统的微反应系统主要通过光刻、蚀刻和机械加工的方法在硅片、玻璃、聚二甲基硅氧烷和聚甲基丙烯酸甲酯等材料上制作，但这些制备方法存在着制备设备昂贵，制备过程复杂，流道精度不准确等缺点，并大多数需要外部辅助设施来提供动力，大大限制了微反应器的工业化进程。在微反应器中结合润湿性，制作具有润湿梯度的微反应器流道，可以实现气泡的自驱动，从而减少需要外部辅助的需求。而市场上将润湿梯度与微反应器结合的研究少之又少，对于能够调控的气泡自驱动微反应器的研究几乎没有。

发明内容

本发明针对目前的微反应装置存在着制作设备昂贵，制备过程复杂，流道精度不准确、不可调控，需要外部辅助等问题，提供一种气泡自驱动微反应器，这种微反应器制备简单、操作便捷，实现了微气泡的自驱动及调控，极大降低了气泡驱动调控成本，具有便携、经济、快速、高效等特点，可以广泛应用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种气泡自驱动微反应器，包括左右两条锥螺旋体，两条锥螺旋体在锥顶固定连接；每条锥螺旋体的起始端为一倾斜正四边形，锥螺旋体从起始端开始向上逐渐缩小至收束端，正四边形的竖直边随锥螺旋体的收缩逐渐增大；左右两条锥螺旋体在锥顶固定的四边形边长相同。

上述的一种气泡自驱动微反应器，每条锥螺旋体的圈数在5～7圈。

气泡直径要大于锥螺旋内侧面的高度，楔角才能对气泡产生拉普拉斯力，同时锥螺旋的曲率对气泡产生曲率驱动力，在两个力的共同作用下，气泡被驱动着向顶部运动。

本发明左右两条锥螺旋体，如果将它们各自展开，可以看出其内壁是一个带有楔角楔形，并且楔形的尺寸从底部到锥顶逐渐增大。

而锥螺旋从底部到锥顶逐渐缩小，使曲率梯度越来越大，曲率的变化率越大，产生的曲率驱动力就越强。

从而利用本发明，可以使气泡因楔形产生的拉普拉斯力和锥螺旋产生的曲率驱动力作用下，从底部向锥顶运动。