[發明專利]一種光操控液滴運動材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011553893.4
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112718028B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 杜學敏;劉美金;王芳;劉聰
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;B01J19/12
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 李玉娜

本發明公開了一種光操控液滴運動材料及其制備方法和應用，所述光操控液滴運動材料包括鐵電材料或鐵電基復合材料的基層，所述基層為先后經過極化處理和疏液處理的基層；所述鐵電基復合材料為包括所述鐵電材料作為基體的復合材料。所述光操控液滴運動材料在光操控液滴運動中的應用。本發明利用疏液鐵電材料經極化后偶極子有序排列，疏液鐵電材料在光照下產生瞬態電荷，從而在材料表面形成電荷梯度驅動液滴運動。本發明光操控液滴運動材料具有長距離高速可控操縱液滴、便攜式激光筆操控液滴等優點。

技術領域

本發明屬于液滴操控材料技術領域，尤其涉及一種光操控液滴運動材料及其制備方法和應用。

背景技術

液滴操控在微流控、生物檢測和微工程等領域具有重要的研究和應用意義。受自然界生物的啟發，眾多具有特殊浸潤性的材料已被研究、開發，用于液滴操控。通用的液滴操控的方法主要包括通過電場、磁場以及熱和光驅動液滴運動，其中光操控液滴因其具有非接觸、操縱裝置簡便以及優異的時空分辨率等優勢而被廣泛研究。光操控液滴一般是通過在材料中引入光響應物質和吸光材料，從而在梯度光強驅動下或光熱產生的馬拉戈里回流效應驅動下實現液滴操控的。然而由于液滴與基底的粘滯阻力較大，通過浸潤性梯度產生的驅動力一般都很小，從而導致通過光操控液滴實現的液滴運動速度低，運動距離短，而且很難做到光同時操控多個液滴以及光操控液滴實現不同的液滴運動模態。此外，一般光操控液滴的裝置都很復雜，需要高能量、高光強的光，很難實現便攜式液滴操控。因此，當前研發新型的長距離高速可控操縱液滴、便攜式激光筆操控液滴的光操控液滴運動材料的需求尤為迫切。

發明內容

為了解決上述背景技術中所提出的技術問題，本發明的目的在于提供一種光操控液滴運動材料及其制備方法和應用。本發明利用疏液鐵電材料在光照下產生瞬態電荷，進而在材料表面形成電荷梯度驅動液滴運動。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：一方面，本發明提供了一種光操控液滴運動材料，包括鐵電材料或鐵電基復合材料的基層，所述基層為先后經過極化處理和疏液處理的基層；

所述鐵電基復合材料為包括所述鐵電材料作為基體的復合材料。

進一步地，所述鐵電材料包括鐵電聚合物、無機鐵電材料中的至少一種。

進一步地，所述鐵電聚合物包括聚偏氟乙烯及其共聚物、碳原子數為奇數的尼龍、聚丙烯腈、聚酰亞胺、聚亞乙烯基二氰、聚脲、聚苯基氰基醚、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、鐵電液晶中的至少一種；優選地，所述聚偏氟乙烯共聚物包括聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物、聚偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物、聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯共聚物。

進一步地，所述無機鐵電材料包括鈦酸鉛、鈦酸鋇、鈮酸鉀、鈮酸鋰、鉭酸鋰、鈦酸鉍、鉍層狀鈣鈦礦結構鐵電體、鎢青銅型鐵電體、鐵酸鉍、磷酸二氫鉀、硫酸三甘酸氨、羅息鹽、鈣鈦礦型有機金屬鹵化物鐵電體、及上述的摻雜化合物中的至少一種。

進一步地，所述鐵電基復合材料還包括非鐵電材料，所述非鐵電材料包括光熱材料。

進一步地，所述光熱材料包括金納米棒、金納米殼、金納米籠、空心金納米球、鈀納米片、鈀@銀、鈀@二氧化硅、碳納米管、石墨烯、還原氧化石墨烯、炭黑、黑磷、硫化銅、吲哚菁綠、聚苯胺、釕酸鍶、以及上述物質經過各種化學修飾后的產物中的至少一種。

進一步地，所述鐵電材料與非鐵電材料的質量比為100：0-70：30(不包括100：0)。

進一步地，所述極化處理為使鐵電材料偶極子有序排列的處理。

進一步地，所述極化處理的方式包括以力、電、磁、輻照的外場作用使鐵電材料偶極子有序排列的處理方式。

進一步地，所述經過極化處理的基層的壓電系數不低于相同條件下未經過極化處理的基層的壓電系數的80％。