[發(fā)明專利]一種可控制微通道內(nèi)液滴運(yùn)動(dòng)路徑的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810166344.8
• 申請(qǐng)日: 2018-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN110209204A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬月華;鄭林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D3/10
• 分類號(hào): G05D3/10
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

本發(fā)明公開了一種可控制微通道內(nèi)液滴運(yùn)動(dòng)軌跡的方法。通過在T型微通道頸部設(shè)置障礙物，利用不同障礙物材料的疏水性，生成均勻且運(yùn)動(dòng)可控的液滴。在制備障礙物時(shí)，選用梯形塊狀物，梯形塊的表面潤濕性可調(diào)節(jié)；微通道壁面保持疏水性，使液滴在運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)發(fā)生滯留和質(zhì)量的損失。在制備液滴時(shí)，選用合適的連續(xù)相和分散相流量，使分散相進(jìn)入主通道時(shí)受到梯形塊的作用。對(duì)微通道壁面清洗并采用超疏液材料通過涂覆的方式改變?yōu)槌枰罕砻妫瑢?duì)障礙物表面涂覆疏液/超疏液材料使得其改變?yōu)槭枰?超疏液表面，利用微通道壁面和障礙物表面潤濕性的不同來調(diào)控液滴的運(yùn)動(dòng)路徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及液滴行為控制領(lǐng)域，尤其是設(shè)計(jì)T型微通道內(nèi)的液滴控制方法。

背景技術(shù)

液滴的行為控制在如今的工程應(yīng)用中受到越來越多的關(guān)注與研究，如在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可用于DNA分析和藥物輸送，在化工領(lǐng)域的分子篩選等技術(shù)應(yīng)用。目前液滴的行為控制方法主要有通過外加電磁場(chǎng)來控制液滴，改變介質(zhì)材料的電潤濕性來控制液滴，以及改變液滴運(yùn)動(dòng)壁面的屬性來達(dá)到控制液滴的目的。

目前的液滴控制方法多為使用電磁場(chǎng)來控制特殊液滴的運(yùn)動(dòng)，通過改變電壓來改變介質(zhì)材料的電潤濕性，以及通過改變壁面的潤濕性來控制液滴的運(yùn)動(dòng)過程。在發(fā)明專利CN 10102051 A中提出“利用磁性液滴的微通道流體驅(qū)動(dòng)方法”，該磁性液滴控制裝置僅適用于磁流體，無法滿足一般流體的需求；在專利CN 2588090 A中涉及“一種低壓的基于表面張力的微液滴控制器件”，該微液滴控制器件主要針對(duì)于微流體的控制，且控制條件比較復(fù)雜；在發(fā)明專利CN 106053869中提出“一種基于壁面潤濕性調(diào)控液滴無質(zhì)量損失的導(dǎo)引方法”，該方法并不適用于微通道中液滴的控制。

現(xiàn)有技術(shù)中的專利給液滴的行為控制提供了許多有意義的方法，但也有諸多不足:

(1).液滴的調(diào)控過程過于復(fù)雜，技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)；

(2).受控液滴的性質(zhì)較為特殊，不具一般性；

(3).液滴的導(dǎo)引方法不適用于微通道中的液滴。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的思路：通過提出在T型微通道頸部設(shè)置障礙物，利用不同障礙物材料的疏水性，生成均勻且運(yùn)動(dòng)可控的液滴。在制備障礙物時(shí)，選用梯形塊狀物，梯形塊的表面潤濕性可調(diào)節(jié)；微通道壁面保持疏水性，可降低軌道的表面能，使液滴在運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)發(fā)生滯留和質(zhì)量的損失。在制備液滴時(shí)，選用合適的連續(xù)相和分散相流量，使分散相進(jìn)入主通道時(shí)受到梯形塊的作用。對(duì)微通道壁面清洗并采用超疏液材料通過涂覆的方式改變?yōu)槌枰罕砻妫瑢?duì)障礙物表面涂覆疏液/超疏液材料使得其改變?yōu)槭枰?超疏液表面，利用微通道壁面和障礙物表面潤濕性的不同來調(diào)控液滴的運(yùn)動(dòng)路徑。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種可控制微通道內(nèi)液滴運(yùn)動(dòng)路徑的方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：利用酒精對(duì)T型微通道壁面和梯形障礙物進(jìn)行表面清洗處理，處理后表面應(yīng)盡量光滑；

步驟2：對(duì)T型微通道壁面進(jìn)行超疏水處理，將超疏液材料涂覆在微通道壁面上使其變?yōu)槌杷诿妫幚砗蟊诿嫦鄬?duì)粗糙度應(yīng)較小；

步驟3：在需要制備沿微通道上壁面運(yùn)動(dòng)的液滴時(shí)，對(duì)梯形障礙物表面進(jìn)行疏水處理，將疏液材料涂覆在梯形塊的表面使其變?yōu)槭杷诿妫菪螇K表面潤濕性應(yīng)大于微通道壁面潤濕性；

步驟4：在需要制備沿微通道下壁面運(yùn)動(dòng)的液滴時(shí)，對(duì)梯形障礙物表面進(jìn)行超疏水處理，將超疏液材料涂覆在梯形塊的表面使其變?yōu)槌杷诿妫菪螇K表面潤濕性應(yīng)不大于微通道壁面潤濕性；

步驟5：在T型微通道連續(xù)相進(jìn)口與分散相進(jìn)口分別通入兩種流體，流體毛細(xì)數(shù)應(yīng)保持在0.009左右，連續(xù)相進(jìn)口體積流量與分散相進(jìn)口體積流量比應(yīng)不小于10。

本發(fā)明提出的一種可控制微通道內(nèi)液滴運(yùn)動(dòng)軌跡的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下特點(diǎn)：