[發明專利]一種可選擇性捕獲或排斥水下氣泡的裝置及其應用

在審

• 申請號: 201910588632.7
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN110255488A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 吳思竹;孟東;呂曉東;周麗麗;李傳宗
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B81B1/00
• 分類號: B81B1/00
• 代理公司: 安徽匯樸律師事務所 34116
• 代理人: 劉海涵

本發明公開了一種可選擇性捕獲或排斥水下氣泡的裝置及其應用，涉及微納加工技術領域，所述裝置具體為表面分布有多錐形孔陣列的錫箔基板，所述錐形孔具體由孔徑較大的上表面微孔和孔徑較小的下表面微孔構成，所述上表面微孔直徑為139～142μm，所述下表面微孔直徑為60μm～62μm，所述上表面微孔和下表面微孔邊緣均附著有納米顆粒；當需要進行捕獲水下氣泡時，將所述錫箔基板用錫紙包裹錫紙進行包裹并在黑暗環境中加熱改性，獲得可捕獲水下氣泡的裝置；當需要進行排斥水下氣泡時，將所述錫箔基板用紫外線LED燈照射改性，獲得可排斥水下氣泡的裝置；本發明實現了自由切換捕獲或排斥水下氣泡基材的提供，避免了傳統化學改性的弊端，操作簡單，成本低。

技術領域

本發明涉及微納加工技術領域，尤其涉及一種可對水下氣泡進行捕獲或排斥的裝置和水下氣泡捕獲或排斥的方法。

背景技術

近年來，關于水下氣泡的人工操控的研究吸引了人們極大的興趣。但大部分報道都是使用化學刻蝕或化學改性的方法構造Janus系統。

但是現有技術構建的方法存在以下缺陷：

1.這些方法往往需要復雜的實驗步驟和較高的成本，而且大部分化學試劑還會污染環境，對人體有害。

2.Janus系統可以用于捕獲氣泡，但不適用于排斥氣泡，因為氣泡會粘附在Janus系統的親氣面。但是親水表面由于疏氣特性，更加適合排斥氣泡。目前還沒有人在同一個樣品上實現Janus鋅網和雙面親水鋅網的可逆轉換。

因此，如何改善現有技術，獲得能夠自由轉換的、可進行選擇性捕獲或排斥水下氣泡的裝置及方法，是急需解決的技術問題。

發明內容

本發明提出一種可選擇性捕獲或排斥水下氣泡的裝置及其應用，用于解決現有技術中無法實現Janus鋅網和雙面親水鋅網的可逆轉換的技術問題。

本發明提供一種可選擇性捕獲或排斥水下氣泡的裝置，所述裝置具體為表面分布有多錐形孔陣列的錫箔基板，所述多錐形孔陣列具體由多個錐形孔構成，所述錐形孔具體由孔徑較大的上表面微孔和孔徑較小的下表面微孔構成，所述上表面微孔設置在錫箔基板的頂部且其直徑為139～142μm，所述下表面微孔設置在錫箔基板的底部且其直徑為60μm～62μm，所述上表面微孔和下表面微孔邊緣均附著有納米顆粒；

當需要進行捕獲水下氣泡時，將所述錫箔基板用錫紙包裹錫紙進行包裹并在黑暗環境中加熱改性，獲得可捕獲水下氣泡的裝置；

當需要進行排斥水下氣泡時，將所述錫箔基板用紫外線LED燈照射改性，獲得可排斥水下氣泡的裝置。

進一步，所述錫箔基板采用下述方法進行加工制成：

采用激光功率為50mw的納秒激光器以1mm/s的掃描速度和200μm打孔間隔對錫箔基材進行均勻直寫鉆孔，獲得上表面微孔直徑為139～142μm、下表面微孔直徑為60μm～62μm且微孔邊緣附著納米顆粒的多錐形孔陣列的錫箔基板，且所述納秒激光器中心波長為355nm，脈寬為10ns，重復頻率為10Hz。

進一步，加熱改性時加熱溫度為250℃，加熱時間為30min。

進一步，紫外線LED燈照射改性時，紫外線LED燈的功率為70W，波長為365nm且照射時長為10h。

本發明還提供一種捕獲水下氣泡的方法，該方法包括將權利要求4所述的可捕獲水下氣泡的裝置放置在水下，此時其上表面為超疏水/水下親氣，下表面為親水/水下疏氣，處于水中時在上下面間形成潤濕梯度，水下氣泡由下表面穿過錐形孔至上表面，可用于捕獲其上表面的氣泡。

本發明還提供一種排斥水下氣泡的方法，該方法包括將權利要求4所述的可排斥水下氣泡的裝置放置在水下，此時其上表面為親水/水下疏氣，下表面也為親水/水下疏氣，處于水中時為雙面親水，水下氣泡無法由下表面穿過錐形孔至上表面，可用于排斥其下方的氣泡。