CN111071981B - 一种阶梯型微纳米尺度槽道模型及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阶梯型微纳米尺度槽道模型及其制备方法，具体涉及微纳米尺度槽道技术领域，包括基板，所述基板底部表面设有进入孔，所述进入孔一侧设有出口孔，所述基板表面设有第一微槽道滞留腔，所述进入孔贯穿基板且延伸至第一微槽道滞留腔内部，所述第一微槽道滞留腔顶部设有开口，所述第一微槽道滞留腔一侧设有微槽道区别区。本发明通过对第一纳米分割槽道和第二纳米分割槽道内部的物料流动速度进行分类测量，从而形成对比，同时采用控制少量的物料通过调节孔排出，最终得出在物料泄露的情况下第一微槽道测量区和第二微槽道测量区监测到的流动速度，提升对微纳米尺度孔隙内流动特性的检测力度，提高流动速度测量的多样性。
Description
技术领域
本发明涉及微纳米尺度槽道技术领域，更具体地说，本发明涉及一种阶梯型微纳米尺度槽道模型及其制备方法。
背景技术
天然气也同原油一样埋藏在地下封闭的地质构造之中，有些和原油储藏在同一层位，有些单独存在。对于和原油储藏在同一层位的天然气，会伴随原油一起开采出来。对于只有单相气存在的，我们称之为气藏，其开采方法既与原油的开采方法十分相似，又有其特殊的地方。
在石油天然气开采、药物输送和生物研究领域，通常涉及到微纳米缝隙内的流动特性问题，如何模拟微纳米尺度孔隙内的流动特性对提高油气田开采效率和药物输送效率具有重要意义。
现有的微纳米尺度槽道模型在模拟微纳米尺度孔隙内的流动特性时，不能有效的对不同形状的微纳米尺度孔隙的流动特性进行有效地区别分析，只能单一的检测一种类型的微纳米尺度孔隙内的流动特性，影响流动特性的检测多样性。
发明新型内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种阶梯型微纳米尺度槽道模型及其制备方法，该阶梯型微纳米尺度槽道模型结构简单，通过三次刻蚀的刻蚀方法可以实现纳米级槽道的制备，同时可以通过第一微槽道滞留腔和第二微槽道滞留腔增加物料的存储量，以提升流动的稳定性，通过第一微槽道测量区内的流动可视化测量得到第一纳米分割槽道内部的流动速度，通过第二微槽道测量区内的流动可视化测量得到第二纳米分割槽道内部的流动速度，通过对第一纳米分割槽道和第二纳米分割槽道内部的物料流动速度进行分类测量，从而形成对比，同时可以对第二玻璃盖板进行分离操作，从而控制少量的物料通过调节孔排出，最终得出在物料泄露的情况下第一微槽道测量区和第二微槽道测量区监测到的流动速度，提升对微纳米尺度孔隙内的流动特性的检测力度，提高流动速度测量的多样性，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种阶梯型微纳米尺度槽道模型，包括基板，所述基板底部表面设有进入孔，所述进入孔一侧设有出口孔，所述基板表面设有第一微槽道滞留腔，所述进入孔贯穿基板且延伸至第一微槽道滞留腔内部，所述第一微槽道滞留腔顶部设有开口，所述第一微槽道滞留腔一侧设有微槽道区别区，所述微槽道区别区内侧底部设有第一区别槽，所述第一区别槽一侧设有第二区别槽，所述进入孔和出口孔之间设有调节孔，所述调节孔贯穿基板且延伸至微槽道区别区内部，所述微槽道区别区一侧设有第一纳米分割槽道，所述第一纳米分割槽道一侧设有第一微槽道测量区，所述第一微槽道测量区一侧设有第二纳米分割槽道，所述第二纳米分割槽道一侧设有第二微槽道测量区，所述第二微槽道测量区一侧设有第二微槽道滞留腔，所述出口孔贯穿基板且延伸至会第二微槽道滞留腔内部。
在一个优选地实施方式中，所述第二区别槽长度大于第一区别槽长度。
在一个优选地实施方式中，所述第一纳米分割槽道长度小于第二纳米分割槽道长度。
在一个优选地实施方式中，所述基板顶部设有第一玻璃盖板。
在一个优选地实施方式中，所述基板底部设有第二玻璃盖板，所述第二玻璃盖板设置在调节孔底部。
另外，还包括一种阶梯型微纳米尺度槽道模型的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一、利用低温化学气相淀积工艺在基板的上表面生长出五十纳米-一百纳米的氧化硅层，该氧化硅层为去应力，然后利用低温化学气相淀积工艺在该氧化硅层上再次生长五十纳米-一百纳米的氮化硅层，该氮化硅层作为体硅腐蚀阻挡层，之后在基板的上表面对拟形成开口、微槽道区别区、第一纳米分割槽道、第一微槽道测量区、第二纳米分割槽道、第二微槽道测量区的部位进行第一次刻蚀，第一微槽道滞留腔和第二微槽道滞留腔的部位进行第二次刻蚀，第一区别槽和第二区别槽的部位进行第三次刻蚀，第一次刻蚀、第二次刻蚀和第三次刻蚀均采用深离子蚀刻技术，开口、微槽道区别区、第一微槽道测量区和第二微槽道测量区刻蚀深度为200纳米至300纳米，第一微槽道滞留腔和第二微槽道滞留腔的刻蚀深度为300纳米至200纳米，第一纳米分割槽道和第二纳米分割槽道刻蚀深度分别为一百纳米至一百五十纳米和五纳米至一百纳米；
步骤二、利用激光打孔的方法，在基做上打孔，形成进入孔、出口孔和调节孔，利用阳极键合工艺将基板与第一玻璃盖板和第二玻璃盖板键合实现整体的封装。
在一个优选地实施方式中，所述步骤一中第一微槽道滞留腔、开口、微槽道区别区、第一区别槽、第二区别槽、第一纳米分割槽道、第一微槽道测量区、第二纳米分割槽道、第二微槽道测量区和第二微槽道滞留腔处与同一直线位置。
本发明的技术效果和优点：
该阶梯型微纳米尺度槽道模型结构简单，通过三次刻蚀的刻蚀方法可以实现纳米级槽道的制备，同时可以通过第一微槽道滞留腔和第二微槽道滞留腔增加物料的存储量，以提升流动的稳定性，通过第一微槽道测量区内的流动可视化测量得到第一纳米分割槽道内部的流动速度，通过第二微槽道测量区内的流动可视化测量得到第二纳米分割槽道内部的流动速度，通过对第一纳米分割槽道和第二纳米分割槽道内部的物料流动速度进行分类测量，从而形成对比，同时可以对第二玻璃盖板进行分离操作，从而控制少量的物料通过调节孔排出，最终得出在物料泄露的情况下第一微槽道测量区和第二微槽道测量区监测到的流动速度，提升对微纳米尺度孔隙内的流动特性的检测力度，提高流动速度测量的多样性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的俯视图。
图3为本发明的底视图。
图4为本发明的第一玻璃盖板立体示意图。
附图标记为：1基板、2进入孔、3第一微槽道滞留腔、4开口、5微槽道区别区、6第一区别槽、7第二区别槽、8调节孔、9第一纳米分割槽、10第一微槽道测量区、11第二纳米分割槽道、12第二微槽道测量区、13第二微槽道滞留腔、14第一玻璃盖板、15第二玻璃盖板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如附图1-4所示的一种阶梯型微纳米尺度槽道模型，包括基板1，所述基板1底部表面设有进入孔2，所述进入孔2一侧设有出口孔，所述基板1表面设有第一微槽道滞留腔3，所述进入孔2贯穿基板1且延伸至第一微槽道滞留腔3内部，所述第一微槽道滞留腔3顶部设有开口4，所述第一微槽道滞留腔3一侧设有微槽道区别区5，所述微槽道区别区5内侧底部设有第一区别槽6，所述第一区别槽6一侧设有第二区别槽7，所述进入孔2和出口孔之间设有调节孔8，所述调节孔8贯穿基板1且延伸至微槽道区别区5内部，所述微槽道区别区5一侧设有第一纳米分割槽道9，所述第一纳米分割槽道9一侧设有第一微槽道测量区10，所述第一微槽道测量区10一侧设有第二纳米分割槽道11，所述第二纳米分割槽道11一侧设有第二微槽道测量区12，所述第二微槽道测量区12一侧设有第二微槽道滞留腔13，所述出口孔贯穿基板1且延伸至会第二微槽道滞留腔13内部；
所述第二区别槽7长度大于第一区别槽6长度；
所述第一纳米分割槽道9长度小于第二纳米分割槽道11长度；
所述基板1顶部设有第一玻璃盖板14；
所述基板1底部设有第二玻璃盖板15，所述第二玻璃盖板15设置在调节孔8底部。
实施方式具体为：该阶梯型微纳米尺度槽道模型结构简单，通过三次刻蚀的刻蚀方法可以实现纳米级槽道的制备，同时可以通过第一微槽道滞留腔3和第二微槽道滞留腔13增加物料的存储量，以提升流动的稳定性，通过第一微槽道测量区10内的流动可视化测量得到第一纳米分割槽道9内部的流动速度，通过第二微槽道测量区12内的流动可视化测量得到第二纳米分割槽道11内部的流动速度，通过对第一纳米分割槽道9和第二纳米分割槽道11内部的物料流动速度进行分类测量，从而形成对比，同时可以对第二玻璃盖板15进行分离操作，从而控制少量的物料通过调节孔8排出，从而可以得出在物料泄露的情况下第一微槽道测量区10和第二微槽道测量区12监测到的流动速度，提升对微纳米尺度孔隙内的流动特性的检测力度，提高流动速度测量的多样性，该实施方式具体解决了现有技术中存在的现有的微纳米尺度槽道模型在模拟微纳米尺度孔隙内的流动特性时，不能有效的对不同形状的微纳米尺度孔隙的流动特性进行有效的区别分析，只能单一的检测一种类型的微纳米尺度孔隙内的流动特性，影响流动特性的检测多样性的问题。
还包括一种阶梯型微纳米尺度槽道模型的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一、利用低温化学气相淀积工艺在基板1的上表面生长出五十纳米-一百纳米的氧化硅层，该氧化硅层为去应力，然后利用低温化学气相淀积工艺在该氧化硅层上再次生长五十纳米-一百纳米的氮化硅层，该氮化硅层作为体硅腐蚀阻挡层，之后在基板1的上表面对拟形成开口4、微槽道区别区5、第一纳米分割槽道9、第一微槽道测量区10、第二纳米分割槽道11、第二微槽道测量区12的部位进行第一次刻蚀，第一微槽道滞留腔3和第二微槽道滞留腔13的部位进行第二次刻蚀，第一区别槽6和第二区别槽7的部位进行第三次刻蚀，第一次刻蚀、第二次刻蚀和第三次刻蚀均采用深离子蚀刻技术，开口4、微槽道区别区5、第一微槽道测量区10和第二微槽道测量区12刻蚀深度为200纳米至300纳米，第一微槽道滞留腔3和第二微槽道滞留腔13的刻蚀深度为300纳米至200纳米，第一纳米分割槽道9和第二纳米分割槽道11刻蚀深度分别为一百纳米至一百五十纳米和五纳米至一百纳米；
步骤二、利用激光打孔的方法，在基做上打孔，形成进入孔2、出口孔和调节孔8，利用阳极键合工艺将基板1与第一玻璃盖板14和第二玻璃盖板15键合实现整体的封装。
所述步骤一中第一微槽道滞留腔3、开口4、微槽道区别区5、第一区别槽6、第二区别槽7、第一纳米分割槽道9、第一微槽道测量区10、第二纳米分割槽道11、第二微槽道测量区12和第二微槽道滞留腔13处与同一直线位置。
本发明工作原理：
参照说明书附图1-4，该阶梯型微纳米尺度槽道模型结构简单，通过三次刻蚀的刻蚀方法可以实现纳米级槽道的制备，同时可以通过第一微槽道滞留腔3和第二微槽道滞留腔13增加物料的存储量，以提升流动的稳定性，通过第一微槽道测量区10内的流动可视化测量得到第一纳米分割槽道9内部的流动速度，通过第二微槽道测量区12内的流动可视化测量得到第二纳米分割槽道11内部的流动速度，通过对第一纳米分割槽道9和第二纳米分割槽道11内部的物料流动速度进行分类测量，从而形成对比，同时可以对第二玻璃盖板15进行分离操作，从而控制少量的物料通过调节孔8排出，从而可以得出在物料泄露的情况下第一微槽道测量区10和第二微槽道测量区12监测到的流动速度，提升对微纳米尺度孔隙内的流动特性的检测力度，提高流动速度测量的多样性。
最后应说明的几点是：
首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种阶梯型微纳米尺度槽道模型，包括基板（1），其特征在于：所述基板（1）底部表面设有进入孔（2），所述进入孔（2）一侧设有出口孔，所述基板（1）表面设有第一微槽道滞留腔（3），所述进入孔（2）贯穿基板（1）且延伸至第一微槽道滞留腔（3）内部，所述第一微槽道滞留腔（3）顶部设有开口（4），所述第一微槽道滞留腔（3）一侧设有微槽道区别区（5），所述微槽道区别区（5）内侧底部设有第一区别槽（6），所述第一区别槽（6）一侧设有第二区别槽（7），所述进入孔（2）和出口孔之间设有调节孔（8），所述调节孔（8）贯穿基板（1）且延伸至微槽道区别区（5）内部，所述基板（1）顶部设有第一玻璃盖板（14），所述基板（1）底部设有第二玻璃盖板（15），所述第二玻璃盖板（15）设置在调节孔（8）底部，所述微槽道区别区（5）一侧设有第一纳米分割槽道（9），所述第一纳米分割槽道（9）一侧设有第一微槽道测量区（10），所述第一微槽道测量区（10）一侧设有第二纳米分割槽道（11），所述第二纳米分割槽道（11）一侧设有第二微槽道测量区（12），所述第二微槽道测量区（12）一侧设有第二微槽道滞留腔（13），所述出口孔贯穿基板（1）且延伸至第二微槽道滞留腔（13）内部，所述第一区别槽（6）、第二区别槽（7）、调节孔（8）、第一纳米分割槽道（9）、第一微槽道测量区（10）、第二纳米分割槽道（11）、第二微槽道测量区（12）以及第二微槽道滞留腔（13）从进入孔（2）至出口孔方向依次设置。
2.根据权利要求1所述的一种阶梯型微纳米尺度槽道模型，其特征在于：所述第二区别槽（7）长度大于第一区别槽（6）长度。
3.根据权利要求1所述的一种阶梯型微纳米尺度槽道模型，其特征在于：所述第一纳米分割槽道（9）长度小于第二纳米分割槽道（11）长度。
4.一种权利要求1-3任意一项所述的阶梯型微纳米尺度槽道模型的制备方法，其特征在于：具体制备步骤如下：
步骤一、利用低温化学气相淀积工艺在基板（1）的上表面生长出五十纳米-一百纳米的氧化硅层，该氧化硅层为去应力层，然后利用低温化学气相淀积工艺在该氧化硅层上再次生长五十纳米-一百纳米的氮化硅层，该氮化硅层作为体硅腐蚀阻挡层，之后在基板（1）的上表面对拟形成开口（4）、微槽道区别区（5）、第一纳米分割槽道（9）、第一微槽道测量区（10）、第二纳米分割槽道（11）以及第二微槽道测量区（12）的部位进行第一次刻蚀，对第一微槽道滞留腔（3）和第二微槽道滞留腔（13）的部位进行第二次刻蚀，对第一区别槽（6）和第二区别槽（7）的部位进行第三次刻蚀，第一次刻蚀、第二次刻蚀和第三次刻蚀均采用深反应离子蚀刻技术，开口（4）、微槽道区别区（5）、第一微槽道测量区（10）和第二微槽道测量区（12）刻蚀深度分别为200纳米至300纳米，第一微槽道滞留腔（3）和第二微槽道滞留腔（13）的刻蚀深度分别为200纳米至300纳米，第一纳米分割槽道（9）和第二纳米分割槽道（11）刻蚀深度分别为一百纳米至一百五十纳米、五纳米至一百纳米；
步骤二、利用激光打孔的方法，在基板（1）上打孔，形成进入孔（2）、出口孔和调节孔（8），利用阳极键合工艺将基板（1）与第一玻璃盖板（14）和第二玻璃盖板（15）键合实现整体的封装。
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