[發明專利]一種光驅動液體彈珠及其制備方法和運動方法

有效

• 申請號: 202010147534.2
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111298731B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 陳磊;候雅聰;汪家道;翁鼎
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02;B01J13/00;B01J2/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙曉琳

1.一種光驅動液體彈珠，其特征在于，所述光驅動液體彈珠由液滴和疏水改性MXene粉末組成，所述疏水改性MXene粉末包裹在液滴表面；

所述光驅動液體彈珠的制備方法，包括以下步驟：

(1)將硅烷偶聯劑加入醇溶劑中，再加入酸攪拌混合，然后再與MXene粉末混合進行改性反應，然后將反應物料依次進行過濾和濾餅烘干處理，得到疏水改性MXene粉末；

(2)在基底上平鋪一層疏水改性MXene粉末，然后將液滴滴落在疏水改性MXene粉末上，晃動基底使液滴在疏水改性MXene粉末上滾動，直至液滴表面完全被疏水改性MXene粉末包覆，得到光驅動液體彈珠；

所述步驟(1)中醇溶劑與硅烷偶聯劑的質量比為5～99:1～95；加入酸將醇溶劑和硅烷偶聯劑混合物的pH值調節至酸性；所述硅烷偶聯劑和醇溶劑的總質量和MXene粉末的質量比為100:0.01～10；

所述MXene粉末為單層或多層Ti₃C₂T_x粉末。

2.根據權利要求1所述的光驅動液體彈珠，其特征在于，所述光驅動液體彈珠的直徑為2～20mm。

3.根據權利要求1所述的光驅動液體彈珠，其特征在于，所述液滴的成分包括水、甘油、水溶液或甘油水溶液。

4.根據權利要求1所述的光驅動液體彈珠，其特征在于，所述疏水改性MXene粉末由MXene粉末經硅烷偶聯劑改性得到。

5.權利要求1～4任一項所述光驅動液體彈珠的制備方法，包括以下步驟：

(1)將硅烷偶聯劑加入醇溶劑中，再加入酸攪拌混合，然后再與MXene粉末混合進行改性反應，然后將反應物料依次進行過濾和濾餅烘干處理，得到疏水改性MXene粉末；

(2)在基底上平鋪一層疏水改性MXene粉末，然后將液滴滴落在疏水改性MXene粉末上，晃動基底使液滴在疏水改性MXene粉末上滾動，直至液滴表面完全被疏水改性MXene粉末包覆，得到光驅動液體彈珠；

所述步驟(1)中醇溶劑與硅烷偶聯劑的質量比為5～99:1～95；加入酸將醇溶劑和硅烷偶聯劑混合物的pH值調節至酸性；所述硅烷偶聯劑和醇溶劑的總質量和MXene粉末的質量比為100:0.01～10。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中硅烷偶聯劑、醇溶劑和酸攪拌混合的溫度為20～30℃，時間為0.2～4h；改性反應的溫度為20～30℃，時間為0.5～200h。

7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中平鋪的疏水改性MXene粉末的厚度為0.2～20mm。

8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中所述液滴的體積為10～1000μL；所述滾動的時間為5～1200s。

9.一種光驅動液體彈珠在近紅外光驅動下的運動方法，包括以下步驟：

將光驅動液體彈珠放于水面，用紅外激光筆照射，所述光驅動液體彈珠發生光驅動運動，所述近紅外光波長為760～1000nm，所述紅外激光筆的功率為1～3500mW；

所述光驅動液體彈珠為權利要求1～4任一項所述光驅動液體彈珠。