[發明專利]靜電調控在超疏水基底上的液滴彈道發射的方法及裝置

有效

• 申請號: 201710972225.7
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107779842B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 李寧;董智超;江雷
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所;中國科學院大學
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44;C23C16/02;C23C16/56
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 趙曉丹

1.一種靜電調控在超疏水基底上的液滴彈道發射的方法，其特征在于，所述方法通過靜電充電使液滴與超疏水基底帶有靜電電荷，在靜電場的作用下，液滴沿著靜電場方向彈道發射；

所述超疏水基底為超疏水低黏附的石英基底；所述石英基底包括有表面覆蓋的中空碳硅納米球；所述中空碳硅納米球的內外表面修飾有超疏水分子；所述中空碳硅納米球的直徑為20±5nm，厚度為50nm；

所述石英基底的制備方法包括以下步驟：

S1、將石英片依次用丙酮、乙醇和去離子水清洗，之后將其放在蠟燭火焰上進行煙熏直至玻璃片變成黑色；

S2、將煙灰涂布的石英片與四乙氧基硅烷和氨水溶液一起放入真空干燥器中，進行四乙氧基硅烷的化學氣相沉積；

S3、將S2得到的石英片在馬弗爐中烘烤，得到表面覆蓋有中空碳硅納米球的石英片；

S4、將S3得到的石英片用O₂等離子體處理，之后在超疏水分子的正己烷溶液中浸泡；取出待表面溶劑揮發后，得到超疏水低黏附的石英基底。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述超疏水分子為氟化試劑，選自(十七氟-1,1,2,2-十四烷基)三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷和十三氟辛基三乙氧基硅烷。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，S2中四乙氧基硅烷的化學氣相沉積的時間為24-48小時。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，S3中烘烤的溫度為600℃，時間為4小時。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，S4中用O₂等離子體處理時功率為150W，時間為10分鐘。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，S4中所述超疏水分子的正己烷溶液的濃度為1mg/mL，所述浸泡的時間為30分鐘。

7.一種靜電調控在超疏水基底上的液滴彈道發射的裝置，其特征在于，所述裝置包括：靜電發生器、放電針、恒溫恒濕裝置和超疏水低黏附的石英基底；所述靜電發生器與放電針電連接，靜電高壓電源一端接地，所述放電針和超疏水低黏附的石英基底固定安裝于所述恒溫恒濕裝置內，所述放電針豎直放置，所述超疏水低黏附的石英基底位于所述放電針上方，并與之不接觸；

其中，所述石英基底包括有表面覆蓋的中空碳硅納米球；所述中空碳硅納米球的內外表面修飾有超疏水分子；所述中空碳硅納米球的直徑為20±5nm，厚度為50nm。

8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述靜電發聲器為交流電靜電發生器；所述放電針是具有直徑1mm尖端的圓錐形放電針，并且與石英基底的垂直距離為3mm。

9.一種使用如權利要求7所述的裝置進行液滴彈道發射方法，其特征在于，包括以下步驟：將恒溫恒濕裝置調節到設定值；將液滴滴加在石英基底上表面上，開啟靜電發生器電源，液滴從石英基底沿靜電電場線的方向被發射出去。

10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，將恒溫恒濕裝置調節到溫度25℃，濕度小于10％。