[發明專利]一種電潤濕微夾持器及小微物體的夾持方法

有效

• 申請號: 202110075036.6
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112757257B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 劉勝;李國梁;東芳
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: B25J7/00
• 分類號: B25J7/00;B25J15/00;B25J15/08
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 鄭勤振

1.一種電潤濕微夾持器，其特征在于：包括夾持器基體、疏水性介電材料層、上電極和下電極，所述夾持器基體開設有上下貫通的流道，所述流道的上部為壓力調節孔，所述壓力調節孔上連接有氣壓控制裝置，所述流道的下部為吸附面開孔，靠近吸附面開孔的所述夾持器基體底面的內側形成吸附面，所述吸附面及所述流道內壁的下部均鋪設下電極，所述下電極的表面鋪設疏水性介電材料層，所述疏水性介電材料層以外的流道內壁鋪設有親水層，所述夾持器基體底面的外側鋪設疏水層，所述流道在鋪設親水層的區域內充滿可夾持小微物體的工作液體，所述工作液體的表面能不大于所述親水層的表面能和施加電勢差時的疏水性介電材料層的表面能，且大于所述疏水層表面能和未施加電勢差時的疏水性介電材料層表面能，所述上電極從夾持器基體的頂面延伸至工作液體內，且始終與工作液體保持接觸，所述上電極和下電極通過導線或電路布線連接有可施加或消除電勢差的電潤濕電源。

2.根據權利要求1所述的一種電潤濕微夾持器，其特征在于：所述工作液體為水、無機水溶液、有機水溶液、植物油、礦物油或液態金屬中的一種。

3.根據權利要求1所述的一種電潤濕微夾持器，其特征在于：所述親水層的材料為環氧樹脂、聚乙烯、聚丙烯腈、聚砜或聚乙烯醇中的一種。

4.根據權利要求1所述的一種電潤濕微夾持器，其特征在于：所述疏水層的材料為聚四氟乙烯或聚六氟丙稀，或為納米表面疏水結構的材料。

5.根據權利要求1所述的一種電潤濕微夾持器，其特征在于：所述疏水性介電材料層的材料為聚四氟乙烯或聚六氟丙稀。

6.根據權利要求1所述的一種電潤濕微夾持器，其特征在于：在鋪設親水層的所述流道內設置有可存儲、緩沖工作液體的蓄液腔。

7.根據權利要求1所述的一種電潤濕微夾持器，其特征在于：所述親水層由上至下設置成多段，多段親水層的親水性強度由上至下逐漸增大。

8.根據權利要求7所述的一種電潤濕微夾持器，其特征在于：所述吸附面開孔處設置成可使工作液體能平緩流動的圓弧倒角。

9.根據權利要求1所述的一種電潤濕微夾持器，其特征在于：所述夾持器基體上設置有延伸至工作液體內的液體隔斷裝置。

10.根據權利要求9所述的一種電潤濕微夾持器，其特征在于：所述液體隔斷裝置為可使局部工作液體迅速氣化的電加熱器。

11.根據權利要求1所述的一種電潤濕微夾持器，其特征在于：所述微夾持器所夾持的小微物體的尺度范圍為0.1微米數量級至厘米數量級。

12.一種如權利要求1至11任一項所述的電潤濕微夾持器的小微物體的夾持方法，其特征在于，基于電潤濕效應實現對小微物體的夾持和釋放，其步驟包括：

(1)利用電潤濕電源給所述上電極和下電極之間施加電勢差，由于電潤濕效應，疏水性介電材料層由疏水性轉變為親水性，所述工作液體浸潤此區域，并在所述吸附面開孔處形成突出的液滴；

(2)用此突出的液滴觸碰小微物體，粘附力和液體表面張力使得小微物體可跟隨微夾持器移動，實現對小微物體的夾持；

(3)利用電潤濕電源消除所述上電極和下電極之間的電勢差，所述下電極表面鋪設的疏水性介電材料層重新由親水性轉變為疏水性，所述工作液體不能浸潤此區域而具有離開疏水性介電材料層，回流到所述流道內的親水層區域；小微物體表面粘附的工作液體和流道中的工作液體斷開，吸附面和小微物體之間不再有工作液體，小微物體從吸附面脫落，實現對小微物體的釋放。