[发明专利]一种可控的矩形通道内原位生成液滴的微流控装置

说明书

本申请提供了一种可控的矩形通道内原位生成液滴的微流控装置，所述微流控装置包括主通道和喉道，所述主通道为长方体，所述喉道为长方体；所述喉道的进液端和出液端均连通有主通道；所述主通道围成的空间的深度D、所述主通道围成的空间的宽度Wp、所述喉道围成的空间的深度d和所述喉道围成的空间的宽度Wt满足公式(1)。所述微流控装置中充满被驱替相，驱替相驱替被驱替相时，当驱替过程的毛管数满足小于公式(2)中的临界毛管数时，可使得被驱替相在驱替相中原位生成被驱替相液滴。

技术领域

本文涉及但不限于新能源与高效节能领域，尤其涉及但不限于微流控生成液滴的方法。

背景技术

液滴的生成在化工、化学、石油、医药及食品等诸多工程领域有着重要的应用。在微流控芯片上操控液滴的生成近年来也得到了较大的发展，微流控芯片液滴最常见的应用就是微反应器，如蛋白质结晶、纳米颗粒合成等等。液滴的形成与乳化过程类似，传统的乳化将两种不混溶的流体混合并加入表面活性剂一相以液滴的形式稳定存在于连续相中，而微流控芯片上生成液滴往往采用流动聚焦的方法，将两种不混溶的液体同时从不同的微流控中流出，通过两相流体的界面张力和剪切力共同作用以实现液滴的形成。然而上述微流控芯片内液滴的生成过程中需要同时操控不同的微流控，需要保证流速与界面张力达到一定的关系才能形成液滴，同时，生成的液滴往往分布在一个相对大的空间，难以精确的输运到单个的孔隙中以实现多相微反应、生物制药或材料制备等某些过程中需要单个液滴被困在单个独立空间中的目的。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本申请实施例提供了一种微流控装置，所述微流控装置包括主通道和喉道，所述主通道为长方体，所述喉道为长方体；所述喉道的进液端和出液端均连通有主通道；

所述主通道的深度D、所述主通道的宽度Wp、所述喉道的深度d和所述喉道的宽度Wt同时满足公式(1)：

公式(1)中，D为所述主通道围成的空间的深度，d为所述喉道围成的空间的深度，Wp为所述主通道围成的空间的宽度，Wt为所述喉道围成的空间的宽度。

在本申请实施例提供的一种微流控装置中，所述喉道的数量为一个以上，相邻的所述喉道之间通过所述主通道连通。

在本申请实施例提供的一种微流控装置中，所述微流控装置中存在驱替相和被驱替相；在被驱替相中，所述主通道的材质与驱替相的接触角小于45°；在被驱替相中，所述喉道的材质与驱替相的接触角小于45°。

在本申请实施例提供的一种微流控装置中，所述主通道和所述喉道通过过渡区域连通，所述过渡区域被配置成能够使得所述驱替相的膜沿着所述主通道和所述喉道长度方向的长方体棱角发展。

又一方面，本申请实施例提供了一种在微流控装置中原位生成液滴的方法，使用上述的微流控装置；所述微流控装置中充满被驱替相，驱替相驱替被驱替相，使得被驱替相在驱替相中原位生成被驱替相液滴。

在本申请实施例提供的原位生成液滴的方法中，所述微流控装置中充满被驱替相，驱替相驱替被驱替相，使得被驱替相在驱替相中原位生成被驱替相液滴。

在本申请实施例提供的原位生成液滴的方法中，所述驱替相的速度被配置为所述驱替相的毛管数小于临界毛管数。

在本申请实施例提供的原位生成液滴的方法中，所述临界毛管数根据公式(2)计算得到：

Ca_c＝a(2Kβ)^-1/2(3τ)^-1/2………………(2)