一种光控微流体运动的方法技术

本发明专利技术涉及一种光控微流体运动的方法。具体地，本发明专利技术公开了一种光控微流体运动的方法，装置及微管执行器。本发明专利技术利用光致形变智能高分子材料制备了微管执行器，其在光刺激下可以由对称的圆柱形变为不对称的圆锥形，诱导产生毛细作用力驱动微量液体运动。本发明专利技术的技术不仅可以驱动各种极性和组成的微流体，还可以驱动微量液体爬坡，甚至可以驱动液体产生三维运动轨迹。在可控微流体传输、微反应系统、微机械系统、芯片实验室等领域具有可观的潜在应用价值。

A method of light controlled microfluidic motion

The present invention relates to a method of light controlled microfluidic motion. In particular, the invention discloses a method for light controlled microfluidic motion, a device and a microtube actuator. The microtubule actuator is prepared by using photo induced deformation intelligent polymer material. It can be changed from symmetrical cylinder to asymmetric cone-shaped under light stimulation, inducing capillary force to drive micro liquid motion. The technology of the invention can not only drive various polar and composition microfluidics, but also drive micro liquid climbing, and even drive liquid to generate three-dimensional motion trajectory. It has considerable potential application value in the fields of controlled micro fluid transmission, microreaction system, micromechanical system, chip laboratory and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种光控微流体运动的方法
本专利技术属于微流体
，具体地说，涉及一种光控微流体运动的微管执行器。
技术介绍
精确操控微量液体运动具有广泛的工业应用前景，例如在生物医药器件、微量液体传输、微流体系统等领域。目前，光控微量液体运动，尤其是由光致毛细作用力驱动的微量液体运动，引起了科研工作者们的巨大研究兴趣，因为光控可以做到无接触、瞬时、定点和精确控制。用光驱动液体运动依赖两种作用力：光学力和光致毛细作用力。光致毛细作用力在驱动微量液体运动时，无需特殊的光学装置和复杂的微组装过程，可以极大地简化液体的运动操控。尽管如此，光致毛细作用力在驱动微量液体运动时，都要受到来自于三相接触线的阻力，这在很大程度上限制了微量液体的运动，严重的制约了其实际应用。光致毛细作用力可以由光致润湿梯度或马兰戈尼效应产生，光致润湿梯度所产生的毛细作用力难于克服三相接触线的阻力，因而这种驱动方法只适用于特定的液体，并且液体运动速度慢，运动轨迹局限于线性运动。而光致马兰戈尼效应往往会导致被驱动液体温度上升或需要加入光敏的表面活性剂，这不利于生物医药领域应用或造成被驱动液体的污染。因此，如何研发一种适用范围广、操作简便且不会对液体造成污染的光控微流体运动的微型装置是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供而一种光控微流体运动的微管执行器。本专利技术的另一目的是提供而一种光控微流体运动的装置。本专利技术的另一目的是提供而一种光控微流体运动的方法。在本专利技术的第一方面中，提供了一种光控微流体运动的方法，包括步骤：提供一微管执行器，所述微管执行器外径为0.01-2mm，内径为0.001-1.99mm，且所述微管执行器的管壁材料为含有偶氮苯基团的高分子材料；在微管执行器中装入微流体；用光源照射装有微流体的微管执行器的某一端，从而驱动微流体向微管执行器的另一端运动。在本专利技术的第二方面中，提供了一种光控微流体运动的方法，包括步骤：提供一微管执行器，所述微管执行器外径为0.01-2mm，内径为0.001-1.99mm，且所述微管执行器的管壁材料为含有偶氮苯基团的高分子材料；在微管执行器中装入微流体；用不同强度的光源照射装有微流体的微管执行器，从而驱动微流体由光强度高的一端向光强度低的方向运动。在另一优选例中，所述不同强度的光源由衰减过滤片产生。在另一优选例中，所述微流体为亲水微流体或疏水微流体。在另一优选例中，所述微流体为亲水微流体时，所述微管执行器的内壁涂覆有亲水涂层。在另一优选例中，所述微流体为疏水微流体时，所述微管执行器的内壁涂覆有疏水涂层或没有涂覆疏水涂层。在另一优选例中，所述微流体为硅油、正己烷、乙酸乙酯、丙酮、乙醇、水、异丙醇、甲苯、戊烷、辛烷、环己酮、乙醚、环氧丙烷、甲基丁酮、甲基异丁酮、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙腈、吡啶、气液流体、乳化液、气固流体、汽油、生化液体、盐溶液以及以上液体的混合液体。在另一优选例中，所述微流体为硅油、正己烷、乙酸乙酯、丙酮、乙醇、水、异丙醇、气液流体、乳化液、气固流体、汽油、生化液体中的任意一种。在另一优选例中，所述光源为紫外光、可见光、红光和近红外光中的任意一种。在另一优选例中，所述光源为可见光。在另一优选例中，所述光源是可移动的。在另一优选例中，所述方法通过控制光的移动方向或光的衰减方向来控制微流体的运动方向。在另一优选例中，当所述光源沿着微管执行器外部往某一方向移动时，微流体会沿着微管执行器内部向相反的方向运动。在另一优选例中，不管光的衰减方向怎么改变，微流体始终由光强度高的一端向光强度低的方向运动。在另一优选例中，所述方法通过控制光源的强度强来调节微流体的驱动速率。在另一优选例中，所述光源的光强为0.01–10Wcm-2。在另一优选例中，所述微流体的运动速率为0-10mms-1。在另一优选例中，当光源照射装有微流体的微管执行器时，被照射之处的管内径和外径扩大，从而驱动微流体向微管执行器较细的一端运动。在另一优选例中，所述微型执行器为直形、蛇形或螺旋形。在另一优选例中，所述方法长程驱动微流体运动。在另一优选例中，所述方法驱动微流体爬坡。在另一优选例中，所述方法驱动微流体爬升的坡度为0-60度。在另一优选例中，所述方法驱动微流体产生螺旋形三维运动轨迹。在本专利技术的第三方面中，提供了一种光控微流体运动的装置，所述装置包括光源和微管执行器；其中，所述微管执行器外径为0.01-2mm，内径为0.001-1.99mm，且所述微管执行器的管壁材料为含有偶氮苯基团的高分子材料。在另一优选例中，当微流体为亲水微流体时，所述微管执行器的内壁涂覆有亲水涂层。在另一优选例中，当微流体为疏水微流体时，所述微管执行器的内壁涂覆有疏水涂层或没有涂覆疏水涂层。在另一优选例中，所述光源可以沿着微管执行器移动；和/或所述光源和微管执行器之间还放置有衰减过滤片。在另一优选例中，所述衰减过滤片用于产生衰减光。在本专利技术的第四方面中，提供了一种光控微流体运动的微管执行器，外径为0.01-2mm，内径为0.001-1.99mm，且所述微管执行器的管壁材料为含有偶氮苯基团的高分子材料。在另一优选例中，当微流体为亲水微流体时，所述微管执行器的内壁涂覆有亲水涂层。在另一优选例中，当微流体为疏水微流体时，所述微管执行器的内壁涂覆有疏水涂层或没有涂覆疏水涂层。在另一优选例中，所述微管执行器为直形的，蛇形的或螺旋形的。应理解，在本专利技术范围内中，本专利技术的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。附图说明图1为微管执行器通过光致形变驱动液体运动的示意图。图中标号：1-被驱动的液体，2-微管执行器，3-衰减光。图2显示了在衰减光刺激下，直形微管执行器驱动微流体运动。图3显示了微管执行器在不同光强辐射下，微流体的移动距离与时间的曲线。图4显示了在衰减光刺激下，微管执行器驱动液体克服重力爬坡。图5显示了在衰减光刺激下，螺旋形微管执行器驱动液体产生螺旋形运动轨迹。图6显示了在衰减光刺激下，微流体在蛇形微管执行器中产生S形运动轨迹。具体实施方式本专利技术人经过广泛而深入的研究，利用光致形变智能高分子材料制备了微管执行器，其管径可以在光的刺激下发生变化，专利技术人可以利用光来操控微管中的流体运动。这种微管执行器在光刺激下可以由对称的圆柱形变为不对称的圆锥形，诱导产生毛细作用力驱动微量液体运动。本专利技术的技术不仅可以驱动各种极性和组成的微流体，还可以驱动微量液体爬坡，甚至可以驱动液体产生三维运动轨迹。这是一种全新的光控微流体器件或装置，在可控微流体传输、微反应系统、微机械系统、芯片实验室等领域具有可观的潜在应用价值。在此基础上，专利技术人完成了本专利技术。本专利技术的微管执行器本专利技术提供了一种光控微流体运动的微管执行器，专利技术人利用含有偶氮苯基团的光致形变高分子材料制备了本专利技术的微管执行器，其管径可以在光的刺激下发生变化，从而操控微管中的流体运动。这种微管执行器在光刺激下可以由对称的圆柱形变为不对称的圆锥形，诱导产生毛细作用力驱动微量液体运动。示意图如图1所示。本专利技术的微管执行器，外径为0.01-2mm，内径为0.001-1.99mm，且所述微管执行器的管壁材料为含有偶氮苯基团的高分子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光控微流体运动的方法，其特征在于，包括步骤：提供一微管执行器，所述微管执行器外径为0.01‑2mm，内径为0.001‑1.99mm，且所述微管执行器的管壁材料为含有偶氮苯基团的高分子材料；在微管执行器中装入微流体；用光源照射装有微流体的微管执行器的某一端，从而驱动微流体向微管执行器的另一端运动。

【技术特征摘要】
1.一种光控微流体运动的方法，其特征在于，包括步骤：提供一微管执行器，所述微管执行器外径为0.01-2mm，内径为0.001-1.99mm，且所述微管执行器的管壁材料为含有偶氮苯基团的高分子材料；在微管执行器中装入微流体；用光源照射装有微流体的微管执行器的某一端，从而驱动微流体向微管执行器的另一端运动。2.一种光控微流体运动的方法，其特征在于，包括步骤：提供一微管执行器，所述微管执行器外径为0.01-2mm，内径为0.001-1.99mm，且所述微管执行器的管壁材料为含有偶氮苯基团的高分子材料；在微管执行器中装入微流体；用不同强度的光源照射装有微流体的微管执行器，从而驱动微流体由光强度高的一端向光强度低的方向运动。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述微流体为亲水微流体或疏水微流体。4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述微流体为硅油、正己烷、乙酸乙酯、丙酮、乙醇、水、异丙醇、甲苯、戊烷、辛烷、环己酮、乙醚、环氧丙烷、甲基丁酮、甲基异丁酮、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞燕蕾，吕久安，韦嘉，刘玉云，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海,31