[发明专利]一种微结构增强型微混合器及其三维成型制备和应用

说明书

一种微结构增强型微混合器及其三维成型制备和应用，微混合器包括主流道及内置微结构，主流道采用三维Tesla型流道形式，内置微结构为主流道侧面内置三角形结构；制备方法是先将磁性颗粒复合光敏树脂溶液引入树脂槽，然后构建三维结构模型，进行切片处理得到位图文件，并将其输入到数字动态掩膜板中；再将由光源发出的紫外光重新整形成与位图文件一致的光，使位于成型平台上方的磁性颗粒复合光敏树脂溶液固化，控制成型平台下降，整形‑曝光‑固化过程不断重复，微结构增强型微混合器逐层成型；结合外能量场的作用，内置微结构实现动态化；本发明实现微混合器内置微结构从静态到动态的变化，制备方法简单，可应用于不同流速下或进行多步可调控反应。

技术领域

本发明涉及微混合器制造技术领域，具体涉及一种微结构增强型微混合器及其三维成型制备和应用。

背景技术

微混合器作为微流控系统中的一个重要功能单元，是微流控技术进行化学反应、生物反应及生物化学分析检测的基础，可以实现结晶、萃取、聚合及有机合成等生化反应过程，及细胞裂解、病毒检测、DNA分析等生物分析过程，且已广泛应用于生化产品生成、鉴定、药物发现和疾病诊断等临床医学和生物研究中。

目前，许多的研究对微混合器的结构化进行了提升，主要通过流道形式和内置微结构形式两方面。平面式微混合器的结构较为简单，流道形式有直流道、弯曲流道、分离重组流道等；内置微结构形式有圆形、泪滴形、楔形等，可位于流道底部及侧面。微混合器制造方法主要为软光刻、模塑成型等，通常沿厚度方向分层制造微混合器，最终将其封装键合，制造工艺较为复杂，耗时长。

而在三维式微混合器中，三维流道形式有H-C型、扭曲流道型、交叉流道型等，流道结构较为复杂，可采用激光加工等成型方法，对技术要求较高，成本高；三维内置结构有交错阵列型、螺旋阵列型等，通常采用熔融沉积加工、高精度微加工等成型方法，工件质量低，成型效率低。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种微结构增强型微混合器及其三维成型制备和应用，可实现微混合器内置微结构从静态到动态的变化，制备方法简单，成本较低。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种微结构增强型微混合器，包括主流道11及其上的内置微结构12；主流道11基于微立体光刻技术一体化成型，采用三维Tesla型流道形式，其中分离流道部分是主流道11在平行于流道方向上分离成两个不同宽度的流道分支的部分，且在流道高度方向上是交替变化的单层结构；重组流道部分是主流道11经过分离流道后在平行于流道方向上交汇的部分，其在流道高度方向上为双层结构，连接两个分离流道部分；

内置微结构12为主流道11侧面内置三角形结构，其在平行于流道方向上的高度与主流道11宽度的比值为0.6-0.8，位于三维Tesla型流道的重组流道部分；根据具体应用所要求的混合效率，确定内置微结构12的数量。

一种微结构增强型微混合器的三维成型制备方法，包括以下步骤：

第一步：将磁性颗粒复合光敏树脂溶液1引入树脂槽2；

第二步：使用建模软件构建出微结构增强型微混合器的三维结构模型3；

第三步：对三维结构模型3进行切片处理，层厚为10μm-40μm，由此得到一系列位图文件4，并将其输入到数字动态掩膜板6中；

第四步：结合数字动态掩膜板6，将由光源5发出的紫外光重新整形成与位图文件4一致的光，使暴露在紫外光下位于成型平台7上方的磁性颗粒复合光敏树脂溶液1固化；

第五步：控制成型平台7依照切片处理时的层厚而下降，根据位图文件4，使第四步中整形-曝光-固化过程不断重复，微结构增强型微混合器逐层成型，得到微结构增强型微混合器的成型件8；

第六步：将成型件8内未固化的磁性颗粒复合光敏树脂溶液1洗去即得到微结构增强型微混合器。