[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

本發明涉及界面浸潤技術領域，提供了一種光驅動液體彈珠及其制備方法和運動方法。本發明提供的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。本發明提供的光驅動液體彈珠在非接觸紅外光照射下能夠移動，具有光驅動特性；而且本發明提供的液體彈珠結構穩定，短時間內液體彈珠不會破裂，保證了液體彈珠內部液體在運輸過程中不被污染。本發明還提供了所述光驅動液體彈珠的制備方法，本發明提供的制備方法簡單，很好的滿足了科研以及生產上對微流體運輸的需要。

技術領域

本發明涉及界面浸潤技術領域，尤其涉及一種光驅動液體彈珠及其制備方法和運動方法。

背景技術

在液滴與納米或者微米級疏水顆粒接觸以后，這些疏水顆粒會自發轉移至液滴表面，包裹并穩定液滴，形成液體彈珠。液體彈珠沒有接觸線，可以保證在不泄露內部液體的同時快速移動。這些特點使其在傳感器、微流體和微反應器等領域具有非常大的潛在應用。

發明內容

本發明提供了一種光驅動液體彈珠，本發明提供的光驅動液體彈珠在近紅外光照射下能夠移動，具有光驅動特性。

本發明提供了一種光驅動液體彈珠，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。

優選的，所述光驅動液體彈珠的直徑為2～20mm。

優選的，所述的液滴的成分包括水、甘油、水溶液或甘油水溶液。

優選的，所述疏水改性MXene粉末由MXene粉末經硅烷偶聯劑改性得到。

本發明還提供了上述技術方案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溶液中，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。

優選的，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。

優選的，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。

優選的，所述步驟(2)中平鋪的疏水改性MXene粉末的厚度為0.2～20mm。

優選的，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。

本發明還提供了上述技術方案所述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上述技術方案任一項所述光驅動液體彈珠。

有益效果

本發明提供了一種光驅動液體彈珠，本發明提供的光驅動液體彈珠在非接觸近紅外光照射下能夠移動，具有光驅動特性；而且本發明提供的液體彈珠結構穩定，短時間內液體彈珠不會破裂，保證了液體彈珠內部液體在運輸過程中不被污染。

本發明還提供了所述光驅動液體彈珠的制備方法，本發明提供的制備方法簡單，很好的滿足了科研以及生產上對微流體運輸的需要。

附圖說明