一種相變閥裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本實用新型涉及微流控技術領域，尤其涉及一種相變閥裝置。
【背景技術】
[0002]微閥是微流控技術領域中用于微流體流動開關或流量調節的控制裝置，是組成微流控元器件的核心單元。相變閥是一種利用相變介質固液相變或相變體積變化來開關或調節微流動的微閥，現已廣泛應用于微流控技術領域。由于具有相變溫度范圍寬(46?64°C)、相變體積膨脹率高(13%?20% )、生物相容較好等特點，石蠟是目前相變微閥中應用最為廣泛的一種相變材料。
[0003]在石蠟相變閥中，對石蠟相變過程溫度的精確控制是至關重要的。為實現結構緊湊、集成性好且能耗低的加熱，石蠟相變閥多采用導電介質作為微加熱器材料，形成易于控制且集成于閥內的電阻式微加熱器。金屬具有較好的導電、導熱性能，在微加熱器方面有廣泛的應用。目前以固態金屬鉑Pt或金Au應用最為普遍，固態金屬鉑或金通過沉積、濺射等方法以固態薄膜的形式集成在芯片基底材料上形成微加熱器。由于固態金屬鉑或金的電阻隨溫度的變化而變化，固態金屬鉑或金薄膜微加熱器還可作為熱電阻微溫度傳感器用于相變溫度的測量。但是這種固態金屬薄膜制作工藝非常復雜，制作設備也非常昂貴，操作時間也比較長。
【實用新型內容】
[0004](一)要解決的技術問題
[0005]本實用新型的目的是提供一種相變閥裝置，解決現有技術中相變閥裝置制備工藝復雜和靈敏度低的問題。
[0006](二)技術方案
[0007]為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種相變閥裝置，包括流道層和相變層;所述流道層上開設有微流道，所述相變層上靠近所述流道層的一側開設有相變微腔道；所述流道層與相變層之間設有可變形的第一柔性薄膜，用于隔開所述微流道和相變微腔道;所述相變微腔道中間設有可變形的第二柔性薄膜，將所述相變微腔道分割為上腔和下腔;所述上腔填充有液態金屬，同時下腔填充有相變材料;或所述上腔填充有相變材料，同時下腔填充有液態金屬;所述液態金屬用于加熱所述相變材料實現所述相變材料膨脹或收縮。
[0008]其中，所述相變材料為石蠟。
[0009]其中，所述相變材料填充于所述下腔內，所述液態金屬填充于所述上腔內。
[0010]其中，所述液態金屬為鎵銦合金或鎵銦錫合金。
[0011 ]其中，所述微流道和相變微腔道均采用刻蝕工藝制成。
[0012]其中，所述第一柔性薄膜和第二柔性薄膜均采用旋涂工藝制成。
[0013]其中，所述微流道的橫截面為半圓弧狀。
[0014]其中，所述相變微腔道與所述微流道相垂直。
[0015]其中，所述流道層和相變層材料均為PDMS、PMMA、石英或硅。
[0016]其中，所述第一柔性薄膜和第二柔性薄膜的材料為PDMS，且所述第一柔性薄膜和第二柔性薄膜的厚度為5?ΙΟΟμπι。
[0017](三)有益效果
[0018]本實用新型的上述技術方案與現有技術相比具有如下優點:本實用新型提供的相變閥裝置采用液態金屬作為微加熱器，液態金屬還可以作為溫度檢測的熱電阻微溫度傳感器，制備工藝簡單。與現有技術中沉積固態薄膜的方式相比，降低了制備成本。由于液態金屬具有高熱導率、低體積熱容、高密度等性質，在液態金屬加熱過程中有助于相變材料快速吸熱升溫相變，同時在停止加熱后也有利于相變材料的降溫，提高了相變閥裝置的靈敏度。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型實施例相變閥裝置開啟狀態左剖視圖；
[0020]圖2是本實用新型實施例相變閥裝置開啟狀態主剖視圖；
[0021 ]圖3是本實用新型實施例相變閥裝置關閉狀態左剖視圖；
[0022]圖4是本實用新型實施例相變閥裝置關閉狀態主剖視圖。
[0023]圖中:1:流道層；11:微流道;2:相變層;21:相變微腔道;22:相變上層；221:上腔；23:相變下層;231:下腔;3:第一柔性薄膜;4:第二柔性薄膜。
【具體實施方式】
[0024]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。
[0025]如圖1-4所示，本實用新型實施例提供了一種相變閥裝置，包括流道層I和相變層2;流道層I上開設有微流道11，相變層2上靠近流道層I的一側開設有相變微腔道21;流道層I與相變層2之間設有可變形的第一柔性薄膜3，用于隔開微流道11和相變微腔道21;相變微腔道21中間設有可變形的第二柔性薄膜4，將相變微腔道21分割為上腔221和下腔231。具體地，相變層2可由相變上層22和相變下層23組成，第二柔性薄膜4設于相變上層22和相變下層23之間，相變上層22與第二柔性薄膜4形成上腔221;相變下層23與第二柔性薄膜4形成下腔231。上腔221填充有液態金屬，同時下腔231填充有相變材料;或上腔221填充有相變材料，同時下腔231填充有液態金屬;液態金屬用于加熱相變材料實現相變材料膨脹或收縮。本實用新型實施例提供的相變閥裝置中根據相變材料性能的不同，液態金屬接通電源導電產生熱量加熱相變材料時或斷電后空氣冷卻時，相變材料會發生相變，當相變材料相變后體積膨脹時，相變材料向上擠壓，第一柔性薄膜3接觸微流道11的上表面，阻斷微流道11內液體的流道，即相變閥的關閉；當相變材料相變后體積縮小時，相變材料下移，第一柔性薄膜3也隨之向下移動，使微流道11保持通暢，即相變閥的開啟。
[0026]本實用新型提供的相變閥裝置采用液態金屬作為微加熱器，液態金屬還可以作為溫度檢測的熱電阻微溫度傳感器，制備工藝簡單。制備該相變閥裝置時，在相變層2的下腔231內灌入填充材料，在其上放置第二柔性薄膜4，并在相變層2的上腔221內灌入填充材料，再將第一柔性薄膜3和流道層I覆蓋在相變層2，然后整體進行鍵合即可。與現有技術中沉積固態薄膜的方式相比，降低了制備成本。由于液態金屬具有高熱導率、低體積熱容、高密度等性質，在液態金屬加熱