[發明專利]電場響應彈性體微結構表面液體輸運器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201811173815.4
• 申請日: 2018-10-09
• 公開（公告）號: CN109278228B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 田東亮;李燕;張孝芳;劉克松;江雷
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B29C41/50
• 分類號: B29C41/50;B29C41/30;B29L7/00;B29K83/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發明公開了一種電場響應彈性體微結構表面液體輸運器件，包括基底和微納米材料，基底為具有電響應性能的彈性體，基底選自道康寧184聚二甲基硅氧烷、丙烯酸酯彈性體、聚氨酯彈性體中的任意一種。本發明還公開了一種液體輸運的方法，在彈性體基底表面通過覆形的方法獲得具有V字結構的V形棱柱，利用電場對具有V形結構的彈性體基底進行不對稱拉伸，利用不對稱的拉普拉斯壓力差產生驅動力，通過不斷重復這一過程，實現液滴的連續、快速運輸。

技術領域

本發明涉及電場誘導介電彈性體微結構表面驅動液體輸運領域，更具體的說是涉及一種電場響應微納米材料控制表面結構及浸潤性不對稱變化的器件、制備方法及應用。

背景技術

外場響應性浸潤性材料在液體輸運、防霧防冰、制備微反應器等領域具有廣闊的應用前景。

目前，已有研究表明通過光、電、磁、外力等可以實現表面結構或組成變化梯度，進而實現表面浸潤性梯度，并實現液滴定向移動，繼而應用于液體輸運。表面上微納米結構的構筑大大增加表面的疏水性(詳見參考文獻[1]Y.Zheng,D.Han,J.Zhai,Appl.Phys.Lett,2008,92,084106.[2]N.A.Patankar,Langmuir,2004,20:8209-8213.[3]R.Blossey,NatureMaterials,2003,2:30l-306.)，與智能響應性的表面相結合，可以獲得超疏水表面液滴的操縱。

電場響應浸潤的研究主要是通過在液滴與電極之間施加電場來實現液滴在疏水親水之間的轉換，難以實現親疏水的可逆控制。磁性復合界面([4]Dongliang Tian,NaZhang,Xi Zheng,Guanglei Hou,Ye Tian,Yi Du,Lei Jiang,and Shi Xue Dou.ACS Nano2016,10,6220-6226)，與液體接觸，容易引入雜質。機械拉伸作用可以改變超疏水材料柔性基底上微納米結構之間的距離，進而改變表面的粘附性和液體在表面上的浸潤性(詳見參考文獻[5]Zhiwei Wang,Li fang Yuan,Lei Wang,Tianzhun Wu,Sensors and ActuatorsB2017,244,649–654.[6]Xu Huang,Yajuan Sun,and Siowling Soh,Adv.Mater.2015,27,4062–4068.[7]Shuai Zhao,Hong Xia,Dong Wu,Chao Lv,Qi-Dai Chen,Katsuhiko Ariga,Lian-Qing Liu and Hong-Bo Sun,Soft Matter,2013,9,4236–4240)。然而，目前對柔性基底的機械拉伸的控制方法靈活性差，可控性差，難與實際應用相結合。

因此，如何提供一種原位可控、操作方便、可逆的外場響應表面，進行操控液體是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有各向異性浸潤特性的PDMS薄膜，為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

電場響應彈性體微結構表面液體輸運器件，包括基底和所述微納米材料，所述基底為具有電響應性能電響應性能的彈性體。

優選的，所述基底選自道康寧184聚二甲基硅氧烷、丙烯酸酯彈性體、聚氨酯彈性體中的任意一種。

一種具有各向異性微納米結構表面材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：通過設計模板在硅片上刻出所需的不對稱結構(如V型棱柱，錐形，梯型棱柱等)，并做出不同的橫縱間距(如橫向間距為5μm，縱向間距為5μm；橫向間距為5μm，縱向間距為10μm等一系列不同間距)。

步驟二：選擇具有電響應性能的彈性體以10：1的比例混合均勻；

步驟三：利用抽真空的方式去除氣泡，放置于電熱鼓風干燥箱中80℃-120℃干燥1小時，固化成型；