一种水基微液滴无损操作装置与制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种水基微液滴无损操作装置与制备方法，操作装置包括：包括低黏附性超疏水薄膜和夹钳基体；所述的夹钳基体包括第一夹持部、第二夹持部和握持部，所述的握持部连接第一夹持部、第二夹持部，第一夹持部和第二夹持部在握持部的控制下可开合，第一夹持部、第二夹持部与水基微液滴接触的面呈凹槽状，且在该面粘贴有低黏附性超疏水薄膜。通过在薄膜材料表面制备低黏附性超疏水结构，将超疏水薄膜粘贴在设计与制造的柔性夹钳表面，实现了微升尺度水基液滴的无损操作，该方法操作简单，无需外场作用介入，突破了微液滴操作效率低下、难以实现精准无损操作的局限性。难以实现精准无损操作的局限性。难以实现精准无损操作的局限性。

【技术实现步骤摘要】
一种水基微液滴无损操作装置与制备方法


[0001]本专利技术涉及功能结构激光微纳制造
，特别是涉及一种基于超疏水功能表面制备的无损操作装置与制备方法。

技术介绍

[0002]微液滴具有体积小、比表面积大等特点，在微量测定、生物分析、细胞培养、化学检测、微反应器等领域具有重要潜在应用。试验中采用微液滴分析技术可大幅度降低试剂用量、降低试验成本。实现微液滴应用的前提是能够实现对液滴的精准操作，包括拾取、转移、释放等。
[0003]在目前研究中，利用仿生超疏水表面黏附作用差异实现对液滴的拾取与释放是一种常见方法，但操作表面对液滴的高黏附作用会导致液滴在转移过程中产生损失，难以实现无损转移。利用材料表面非对称微纳结构引发的毛细作用等驱动液滴移动是进行液滴平面操作的另一种方法，该方法可实现液滴无损转移，但液滴移动速度很慢，操作效率低下，且可操作液滴体积十分受限。因此，国内外学者围绕外场介入辅助液滴操作开展了大量研究工作，利用磁场、电场、热、光、机械振动等外场刺激驱动液滴移动，提高液滴移动速度，但该方法需要被操作液滴含有外场刺激响应粒子，且外场刺激可能会对被操作液滴内具有生物活性的物质造成损伤。
[0004]因此，目前尚缺少一种安全有效、简单快捷的方法来实现大范围微尺度液滴的无损操作。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术利用超快激光微纳加工技术，在柔性薄膜材料表面制备出微纳结构，赋予材料表面优异的超疏水性能与低黏附作用，将超疏水柔性薄膜与夹钳基体结合，利用夹钳基体夹持作用与薄膜表面超疏水性能实现大范围微升尺度水基液滴的无损操作。
[0006]为实现上述目标，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]本专利技术提供了一种基于低黏附性超疏水功能表面的水基微液滴无损操作装置，包括低黏附性超疏水薄膜和夹钳基体；所述的夹钳基体包括第一夹持部、第二夹持部和握持部，所述的握持部连接第一夹持部、第二夹持部，第一夹持部和第二夹持部在握持部的控制下可开合，第一夹持部、第二夹持部与水基微液滴接触的面呈凹槽状，且在该面粘贴有低黏附性超疏水薄膜。
[0008]作为进一步技术方案，所述的低黏附性超疏水薄膜的表面具有微纳结构，所述的微纳结构包括微米尺度的锥形阵列结构和分布在锥形结构表面的纳米结构，呈仿生荷叶结构，赋予材料表面优异的超疏水性能与低黏附作用。
[0009]需要进一步说明的是，本实施例中的“低黏附性超疏水薄膜表面”的水滴滚动角小于10
°
；
[0010]第二方面，本实施例还提供了一种基于低黏附性超疏水功能表面的水基微液滴无损装置的制备方法，包括以下步骤：
[0011]步骤1、利用增材制造工艺制备夹钳基体；
[0012]步骤2、选择制备低黏附性超疏水功能表面的薄膜材料，利用激光加工工艺在薄膜表面制备功能微纳结构；
[0013]步骤3、将激光加工后的低黏附性超疏水薄膜粘贴到第一夹持部、第二夹持部与水基微液滴接触面的表面。
[0014]相对于传统液滴操作方法，本专利技术一种基于低黏附性超疏水功能表面的水基微液滴无损操作方法，其优点包括：
[0015]1.本专利技术将夹钳基体与低黏附性超疏水薄膜结合在一起，利用夹钳基体的夹持作用与低黏附性超疏水薄膜表面超疏水性能实现大范围微升尺度水基液滴的无损操作。
[0016]2.通过在薄膜材料表面制备低黏附性超疏水结构，将超疏水薄膜粘贴在设计与制造的柔性夹钳表面，实现了微升尺度水基液滴的无损操作，该方法操作简单，无需外场作用介入，突破了微液滴操作效率低下、难以实现精准无损操作的局限性。
[0017]2.利用超快激光微纳加工技术，在柔性薄膜材料表面制备出微纳结构，赋予材料表面优异的超疏水性能与低黏附作用。
[0018]3.激光加工工艺简单、精度高、非接触、灵活性高，加工参数和光束扫描路径灵活可调；
[0019]4.夹钳基体结构设计灵活，增材制造工艺简单；
[0020]5.利用“二指夹钳”操作液滴方法简单，无需外场作用介入，突破了微液滴操作效率低下、难以实现精准无损操作的局限性。
附图说明
[0021]图1为本专利技术制备的一种用于微升液滴无损操作的夹钳装置；
[0022]图2为本专利技术设计的夹钳基体结构示意图；
[0023]图3为图2的A
‑
A示意图；
[0024]图4为利用激光加工技术在薄膜表面制备的低黏附性超疏水微纳结构；
[0025]图5为低黏附性超疏水薄膜表面的超疏水性能测试结果；
[0026]图6为利用本专利技术制备的夹钳操作液滴的示意图。
[0027]图中标号如下：
[0028]1、夹钳基体，2、低黏附性超疏水薄膜，1
‑
1第一夹持部，1
‑
2第二夹持部，1
‑
3握持部，1
‑
4开口环。
具体实施方式
[0029]为更好地理解本
技术实现思路
，以下结合附图和具体实施例对本专利技术技术方案进行详细介绍，所举实例只用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术的范围。
[0030]本实施例提出的基于低黏附性超疏水功能表面的水基微液滴无损操作装置，包括低黏附性超疏水薄膜2和夹钳基体1；所述的夹钳基体1包括第一夹持部1
‑
1、第二夹持部1
‑
2和握持部1
‑
3，所述的握持部1
‑
3连接第一夹持部1
‑
1、第二夹持部1
‑
2在握持部的控制下可
开合，第一夹持部1
‑
1、第二夹持部1
‑
2与水基微液滴接触的面呈凹槽状，且在该面粘贴有低黏附性超疏水薄膜2。通过在薄膜材料表面制备低黏附性超疏水结构，将超疏水薄膜粘贴在设计与制造的柔性夹钳表面，实现了微升尺度水基液滴的无损操作，该方法操作简单，无需外场作用介入，突破了微液滴操作效率低下、难以实现精准无损操作的局限性。
[0031]作为进一步技术方案，本实施例中的低黏附性超疏水薄膜2的表面具有微纳结构，所述的微纳结构包括微米尺度的锥形阵列结构和分布在锥形结构表面的纳米结构。
[0032]本实施例提出了一种基于低黏附性超疏水功能表面的水基微液滴无损装置的制备方法以及对应的操作方法，包括以下步骤：
[0033]步骤一、利用solidworks等三维建模软件对“二指夹钳”基体结构与两根“手指”之间的凹槽结构进行设计建模(图3)；
[0034]步骤二、选择制备“二指夹钳”基体结构的材料，确定“二指夹钳”基体结构增材制造工艺；
[0035]步骤三、利用增材制造工艺制备“二指夹钳”基体结构；
[0036]步骤四、选择制备低黏附性超疏水功能表面的薄膜材料；
[0037]步骤五、设计薄膜材料表面低黏附性超疏水功能微纳结构；
[0038]步骤六、确定薄膜表面低黏附性超疏水功能结构激光加工工艺，在薄本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水基微液滴无损操作装置，其特征在于，包括低黏附性超疏水薄膜和夹钳基体；所述的夹钳基体包括第一夹持部、第二夹持部和握持部，所述的握持部连接第一夹持部、第二夹持部，第一夹持部和第二夹持部在握持部的控制下可开合，第一夹持部、第二夹持部与水基微液滴接触的面呈凹槽状，且在该面粘贴有低黏附性超疏水薄膜。2.如权利要求1所述的水基微液滴无损操作装置，其特征在于，所述的低黏附性超疏水薄膜的表面具有微纳结构。3.如权利要求2所述的水基微液滴无损操作装置，其特征在于，所述的微纳结构包括微米尺度的锥形阵列结构和分布在锥形结构表面的纳米结构。4.如权利要求3所述的水基微液滴无损操作装置，其特征在于，所述锥形结构的高度为15～300μm，锥形结构之间间距为40～300μm。5.如权利要求1所述的水基微液滴无损操作装置，其特征在于，凹槽的底部宽度为3～15mm，凹槽的高度为3～15mm，凹槽的侧面倾斜角度为15
°
～75
°
...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫鹏，王海鹏，张庆怡，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：