[發明專利]一種微液滴操控裝置

在審

• 申請號: 202210727706.2
• 申請日: 2022-06-23
• 公開（公告）號: CN115069317A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 王位;王鵬飛;左強;高亞靖
• 申請（專利權）人: 浙大城市學院
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;B01L7/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 張羽振

1.一種微液滴操控裝置，其特征在于，包括：高壓電源(1)、非對稱電極對、加熱臺(4)、微液滴(6)、流道容器(5)、電共軛液(8)和運載液體(7)；流道容器(5)放置在加熱臺(4)的加熱板上，流道容器(5)內裝有運載液體(7)和電共軛液(8)，運載液體(7)和電共軛液(8)之間分層，運載液體(7)位于電共軛液(8)上方；非對稱電極對兩端電連接高壓電源(1)，非對稱電極對完全浸沒在電共軛液(8)中；非對稱電極對由金屬圓錐(2)和金屬圓環(3)組成，金屬圓錐(2)正對金屬圓環(3)的圓心放置；運載液體(7)表面形成氣膜層(9)，微液滴(6)位于氣膜層(9)上方。

2.根據權利要求1所述微液滴操控裝置，其特征在于：運載液體(7)和電共軛液(8)為兩種不相溶的液體，運載液體(7)的密度小于電共軛液(8)；電共軛液(8)為乙酸芳樟酯；運載液體(7)為硅油或水基溶液，硅油黏度為20mPa·s。

3.根據權利要求1所述微液滴操控裝置，其特征在于：運載液體(7)的厚度大于微液滴(6)的直徑。

4.根據權利要求1所述微液滴操控裝置，其特征在于：金屬圓錐(2)連接高壓電源(1)正極，金屬圓環(3)連接高壓電源(1)負極；高壓電源(1)的電壓為2～10kV。

5.根據權利要求1所述微液滴操控裝置，其特征在于：加熱臺(4)為恒溫加熱裝置。

6.根據權利要求1所述微液滴操控裝置，其特征在于：流道容器(5)為環形的鋁制容器；流道容器(5)導熱系數λ100w/m·K。

7.一種如權利要求1至6中任一項所述微液滴操控裝置的工作方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

步驟1、將流道容器(5)置于加熱臺(4)的加熱板上，將金屬圓錐(2)和金屬圓環(3)布置在流道容器(5)內，在流道容器(5)的每條支路上均安裝一組高壓電源(1)與非對稱電極對；將金屬圓錐(2)連接至高壓電源(1)的正極，將金屬圓環(3)連接至高壓電源(1)的負極；向流道容器(5)中緩慢倒入電共軛液(8)，再倒入運載液體(7)；

步驟2、待電共軛液(8)和運載液體(7)完全分層后，利用加熱臺(4)調控電共軛液(8)和運載液體(7)的溫度：啟動加熱臺(4)，并調節加熱臺(4)的加熱板至設定溫度，加熱臺(4)將自身熱量傳導給物理接觸的流道容器(5)，流道容器(5)將熱量通過電共軛液(8)傳導給運載液體(7)；靜置設定時長后，向運載液體(7)表面緩慢滴落微液滴(6)，微液滴(6)懸浮在運載液體(7)表面，微液滴(6)和運載液體(7)之間形成氣膜層(9)；微液滴(6)的粘度μ50mPa·s；加熱臺(4)調控的溫度上限低于微液滴(6)的沸點；

步驟3、接通高壓電源(1)的開關，高壓電源(1)的兩個電極接通高電壓并緩慢升壓，在高壓電源(1)產生的高壓電場下，高壓電源(1)由非對稱電極對中金屬圓環(3)的中心孔射出，驅動電共軛液(8)定向流動；電共軛液(8)引起上方的運載液體(7)流動，懸浮在運載液體(7)液面的微液滴(6)隨運載液體(7)一起運動；

步驟4、通過調節高壓電源(1)的電壓來調節微液滴(6)的運動速度，通過啟動流道容器(5)各條支路上安裝的高壓電源(1)與非對稱電極對來調整微液滴(6)的運動方向。

8.根據權利要求7所述微液滴操控裝置的工作方法，其特征在于：步驟1中將高壓電源(1)的正極和負極間距控制在2～3mm內；經過步驟2處理后，運載液體(7)與微液滴(6)之間的溫差為15～40℃。

9.根據權利要求7所述微液滴操控裝置的工作方法，其特征在于：步驟1中加熱臺(4)的加熱方式為電加熱或燃氣加熱。

10.根據權利要求7所述微液滴操控裝置的工作方法，其特征在于：步驟3中運載液體(7)的雷諾數Re1000。