一種電滲微泵裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及微流控技術領域，尤其涉及一種電滲微栗裝置。
【背景技術】
[0002]電滲微栗是一種基于電滲流的電控微流體驅動栗。當微流體進入微栗栗內微流道時，流道壁面固-液界面處就會形成一層電雙層，在沿微流道方向加載平行電場時，微流道壁面電雙層在電場力作用下發生剪切迀移形成電滲驅動力，該驅動力直接作用于附近微流體，驅動其流動，形成電滲流。由于具有驅動流體范圍廣、流動連續無脈動、無機械運動部件、流量大高壓性能好、可靠性高、使用壽命長，并且通過電動操作能實現流體流速或栗壓的精確控制和流向的雙向調節等特點，電滲微栗在微流控領域得到了廣泛關注，目前已在微流體(緩沖液、藥物試劑、懸浮液等)進樣輸運、微驅動執行器(微混合、微聚焦、微分離等)、微電子芯片冷卻等微流控領域有具體應用。
[0003]常規的電滲微栗多采用固態金屬作電極，電極設置在栗內微流道附近與微流體直接接觸，在電壓下產生驅動電場。與流體直接接觸，電極易在表面發生水解反應產生氣泡、水解副產物、焦耳熱等。隨著水解反應的進行，氣泡和水解副產物會逐漸集聚在電極表面并降低加載電壓有效利用率，甚至會流進微流道阻塞電滲流動。盡管采用惰性鉑或金電極可在一定程度上減弱水解反應，但仍無法徹底消除。
[0004]目前解決上述問題的方法是利用凝膠類聚合物薄膜將固態金屬電極與栗內電滲驅動微流道進行物理隔開。固態金屬電極浸沒在凝膠薄膜一側的水解緩沖液內，通過水解緩沖液與凝膠薄膜保持電接觸，而電滲驅動微流道則直接通過微流體與凝膠薄膜進行電接觸。這類凝膠材料要求具有良好的導電和防水性能，能有效避免金屬電極與微流道內電滲流體的直接電接觸，保護微流道內電滲流動使其不受電極表面水解反應干擾。
[0005]在電滲微栗運行過程中，當金屬電極表面發生水解反應產生氣泡時，設置在金屬電極和微流道之間的凝膠薄膜可以完全阻止氣泡、水解副產物流進微流道內干擾電滲驅動，從而使電滲流維持恒定流動。
[0006]上述機構雖然能夠減小金屬電極水解對電滲微流道內流體流動的影響，但是由于固態金屬電極仍需要與凝膠薄膜一側的水解緩沖液接觸，因此電極表面仍然會發生水解反應，產生氣泡和水解產物，雖然不會影響電滲微流道內流體的流動，但會對驅動電壓產生影響，因此，通常需在電極附近設置排氣部件將氣泡排至栗外，這樣就會使栗體結構更加復雜，制造成本亦會增加。而其它溶解在流體中的水解產物則無法排出。
[0007]另外，現有的電滲微栗裝置一般是將電極設于電滲微流道的兩側，由于電滲微流道和電極微流道是由不導電材料如硅、玻璃、PDMS(聚二甲基硅氧烷)或石英等制成，電滲微流道與電極微流道之間的硅、玻璃、PDMS或石英等材質物理隔層電阻非常大，會消耗大部分加載電壓，而僅有少部分電壓加載產生電滲驅動力的電滲微流道上，因此需要很大的電壓才能夠驅動電滲微流道內的流體流動，造成電能的大量浪費。【實用新型內容】
[0008](一 )要解決的技術問題
[0009]本實用新型要解決的技術問題是:傳統的電滲微栗裝置的金屬電極表面會發生水解反應，會影響電滲微流道內流體的流動或影響金屬電極的驅動電壓，需在電極附近設置排氣部件將氣泡排至栗外，使電滲微栗的機構更加復雜，制造成本更高；另外，現有的電滲微栗裝置金屬電極設于電滲微流道的兩側，需要很大的電壓才能夠驅動流體流動，造成電能的大量浪費。
[0010](二)技術方案
[0011]為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種電滲微栗裝置，包括集成在微流控芯片上互不接觸的電滲微流道和液態微電極流道，所述電滲微流道在電壓下用于產生電滲驅動力形成電滲流，所述液態微電極流道內部填充無水導電液體形成微電極；所述電滲微流道的兩端均設有導電凝膠膜，所述導電凝膠膜的一端位于電滲微流道內，另一端與位于電滲微流道外部的微電極接觸，所述導電凝膠膜用于阻隔微電極與電滲微流道內的流體接觸；所述電滲微流道兩端靠近導電凝膠膜處分別設有流體入口和流體出口。
[0012]優選地，所述液態微電極流道具有無水導電液體注射入口和無水導電液體注射出口，所述無水導電液體注射入口和無水導電液體注射出口分別連接可控電源模塊，所述可控電源模塊用于在所述電滲微流道的兩端形成電勢差。
[0013]優選地，所述無水導電液體包括液態金屬、離子液體或熔融鹽。
[0014]優選地，所述液態金屬包括室溫條件下為液態的萊、金屬鎵、鎵合金或祕銦錫合金。
[0015]優選地，室溫條件下為液態的鎵合金包括鎵銦合金或鎵銦錫合金。
[0016]優選地，所述電滲微流道和液態微電極流道的制作材料為聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、硅、玻璃或石英。
[0017]優選地，所述電滲微流道包括多條并聯且平行設置的子流道，所述子流道的截面尺寸為微米級、亞微米級或納米級。
[0018]優選地，電滲微流道包括流道管體和設于流道管體內尺寸為微米級、亞微米級或納米級的填充體，填充體之間的縫隙構成連通流體入口和流體出口的流道。
[0019]優選地，所述填充體由石英玻璃、硅或氧化鋁制成，且所述填充體的形狀為球狀或柱狀。
[0020]優選地，所述導電凝膠膜由具有導電性和防水性的凝膠聚合物復合材料制成。
[0021](三)有益效果
[0022]本實用新型的上述技術方案具有如下優點:本實用新型提供了一種電滲微栗裝置，包括集成在微流控芯片上互不接觸的電滲微流道和液態微電極流道，在電滲微流道的兩端分別設置導電凝膠膜，同時在導電凝膠膜與電滲微流道外部的液態電極微流道接觸，液態微電極流道內部填充無水導電液體形成微電極，這樣能夠避免微電極直接與電滲微流道內的流體接觸，解決了因電極表面水解產生氣泡和水解產物而影響電滲微流道內流體流動的問題；同時，由于液態電極微流道內填充的是無水導電液體，可完全避免微電極表面的水解反應及電流焦耳熱的產生，進而提高微電極抗干擾能力，簡化電滲微栗裝置的結構，降低制造成本，增強微栗運行的穩定性、可靠性及使用壽命；并且，微電極設置在電滲微流道的兩端與導電凝膠膜接觸，而導電凝膠膜能夠導電，與現有的將微電極設置在兩側的方式相比，采用更小的電壓就能夠驅動流體流動，更加節省能源，降低了電滲微栗的使用成本，同時由于導電凝膠膜的電阻較小，減少了電阻對電能的消耗，可提高能源利用率。
【附圖說明】
[0023]本實用新型上述和/或附加方面的優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0024]圖1是本實用新型實施例所述的電滲微栗裝置的結構示意圖。
[0025]其中圖中箭頭的方向表示的是流體的流動方向。
[0026]圖1中附圖標記與部件名稱之間的對應關系為:
[0027]1、可控電源模塊，2、電滲微流道，3、流體入口，4、流體出口，5、導電凝膠膜，6、液態微電極流道，7、無水導電液體注射入口，8、無水導電液體注射出口，9、金屬絲導線。
【具體實施方式】
[0028]在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、” “內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0029]在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。此外，在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0030]為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0031]如圖1所示，本實用新型提供了一種電滲微栗裝置，包括集成在微流控芯片上互不接觸的電滲微流道2和液態微電極流道6，所述電滲微流道2在電壓下用于產生電滲驅動力形成電滲流，所述液態微電極流道6內部填充無水導電液體形成微電極；所述電滲微流道2的兩端均設有導電凝膠膜5，所述導電凝膠膜5的一端位于電滲微流道2內，另一端與位于電滲微流道2外部的微電極接觸，所述導電凝膠膜5用于阻隔微電極與電滲微流道2內的流體接觸；所述電滲微流道2兩端靠近導電凝膠膜5處分別設有流體入口 3和流體出口 4。
[0032]本實用新型提供的電滲微栗裝置，在電滲微流道2的兩端分別設置導電凝膠膜5，同時在導電凝膠膜5與電滲微流道2外部的液態電