[發明專利]一種控制微型液滴形狀的方法

有效

• 申請號: 201610982269.3
• 申請日: 2016-11-09
• 公開（公告）號: CN106526722B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 肖思;范琦;王剛;王鵬;何軍;楊英
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G02B3/12
• 分類號: G02B3/12;G02F1/13
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙)43205
• 代理人: 張慧,趙靜華

技術領域

本發明涉及一種控制微型液滴形狀的方法，具體涉及一種利用規則二維材料碎片形狀控制微型液滴形狀的方法。

背景技術

二維材料是指電子僅可在兩個維度的非納米尺度（1-100nm）上自由運動（平面運動）的材料，由于二維材料易合成，成本較低，其應用較廣泛。

通常所見的液滴一般是肉眼可見的毫米級，接近球形，因為分子之間存在相互作用力，處于表面的分子，朝內部分有其它分子與它作用，而朝外部分無分子與它作用，因此這部分分子的分子間作用力變小，會使得能量升高，為了減少能量升高，就要求表面分子數量越少越好，也就是減少表面積，在所有形狀中，球形的體積最大，換句話說，在同樣體積時，球形的表面積最小，這就是液滴呈球形的原因。并且液滴越小，形狀就越接近球形，因為如果液滴越大，其表面張力相對于它的重力就越小，甚至可以忽略。

因而要控制液滴的形狀，尤其是微型液滴的形狀，得到其他形狀如三角形、正方形等的液滴，就比較困難。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種控制微型液滴形狀的方法。

本發明進一步要解決的問題是，提供一種制備過程簡單，可得不同形狀液滴的控制微型液滴形狀的方法，所得液滴穩定性好。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是，一種控制微型液滴形狀的方法，包括以下步驟：

（1）選取形狀均一的規則二維材料碎片粉末；

所述規則二維材料碎片粉末，通常使用的為二硫化鉬、石墨烯等。

進一步，步驟（1）中，選取的規則二維材料碎片形狀與所要得到的微型液滴形狀保持一致，可以是三角形、四邊形等，其邊長為5~15μm。（如果規則二維材料碎片形狀是三角形，那么最終所得的微型液滴形狀是三角形）。

（2）將規則二維材料碎片粉末與有機溶劑或水混合，密封，振蕩，得規則二維材料碎片-有機溶劑懸浮溶液或規則二維材料碎片-水懸浮溶液；

（3）將步驟（2）所得規則二維材料碎片-有機溶劑懸浮溶液或規則二維材料碎片-水懸浮溶液滴定到玻璃片上制成樣品，退火處理，在規則二維材料碎片與襯底之間存在溶液，其形成的液滴與規則二維材料碎片的形狀相同，得到與規則二維材料碎片形狀相同的微型液滴。

進一步，步驟（2）中，規則二維材料碎片粉末的量為0.08~0.12g，有機溶劑或水的量為50~60ml。

進一步，步驟（2）中，所述有機溶劑為乙醇、四氫呋喃（THF）或N,N-二甲基甲酰胺（DMF）。

進一步，步驟（2）中，震蕩溫度＜40℃（優選為25℃~35℃），頻率35kHz~40kHz。當采用有機溶劑時，震蕩時間為3~3.5h。當采用水作為溶劑時，震蕩時間≥60h。

進一步，步驟（3）中，所述玻璃片為透明光滑平面載體。將步驟（2）所得規則二維材料碎片-有機溶劑懸浮溶液或規則二維材料碎片-水懸浮溶液滴定到玻璃片上，每次3～4滴。

進一步，步驟（3）中，退火處理的溫度為65~75℃，時間為3~5分鐘。

進一步，步驟（3）中，制備樣品時，襯底選擇透明光滑平整的K9玻璃襯底，K9玻璃做襯底成本低廉，同時方便進一步用探針操作的實驗。

本發明步驟（1）中，選取不同形狀的規則二維材料碎片，可能是三角形或正方形等，這樣方便得到產生微型液滴的形狀，邊長優選為5~15μm；因為小于5μm的液滴不易形成，而面積過大的液滴易受蒸發影響，不易控制。

步驟（2）中，控制震蕩時間，是為了獲取分布均勻的規則二維材料碎片懸浮液，溫度不得超過40℃，溫度過高容易影響分散效果，使樣品分布不均勻，并且會損壞儀器。

步驟（3）中，退火處理時，滴定的大面積溶劑蒸發，規則二維材料碎片與襯底間隙間的液體保留了下來，即可獲得形狀均一的微型液滴。通過步驟（3）中，我們可以觀察到二維材料的彩色條紋，由彩色條紋的間距可以判斷規則二維材料碎片與襯底之間微型液滴的厚度是否平整，通過等厚干涉條紋可以計算出液滴的厚度。

本發明利用規則二維材料碎片的形狀，控制微型液滴的形狀，可以得到微米級的液滴，體積遠遠小于普通微型液滴，且厚度小于1微米。該方法具有獨特性，我們可以通過控制二維材料碎片的形狀，控制微型液滴的形狀，進而得到各種形狀的微型液滴。可以用來制作溶液的微型液晶盒；還可以通過控制微型液滴的形狀，制作微型聚焦透鏡等等。

本發明具有以下優點：