一种电晕放电下超疏水表面的液滴定向弹跳控制装置制造方法及图纸

技术编号：40265016 阅读：9 留言：0更新日期：2024-02-02 22:53

本发明专利技术公开了一种电晕放电下超疏水表面的液滴弹跳控制装置，其涉及微流控技术领域。该装置包括：针尖放电装置、工作平面装置和液体滴落装置；高压电源开启时，针尖电极产生电晕放电并形成电场，及在超疏水表面上形成电荷密度差异；当液滴经过具有电场的区域时使液滴带负电荷；当液滴接触到导电区域时，带负电荷的液滴与带负电荷的导电平面相互排斥以弹起，同时带负电荷的液滴与带正电荷的绝缘平面相互吸引以回落，通过液滴的弹起和回落实现液滴的定向弹跳。通过电晕放电技术和超疏水表面设计，能够实现对液滴的定向弹跳控制，这意味着可以精确地控制液滴的弹跳高度和方向，使其按照预定轨迹弹跳，从而实现了精密的操作和控制。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微流控，特别涉及一种电晕放电下超疏水表面的液滴定向弹跳控制装置。

技术介绍

1、液体控制和表面性质调整一直是科学和工程领域的关键挑战之一。特别是在超疏水表面方面，即那些对液体呈现高度疏水性(水接触角大于150度)的表面，具有广泛的应用潜力，包括自清洁涂层、防污涂层、微流体控制、医疗器械和液体传感器等领域。

2、超疏水表面上的液滴控制也一直是一个重要的挑战。在一些应用中，液滴的定向、排斥和吸附对于实现特定的功能至关重要。目前这些液滴控制通常依赖于微机电系统(mems)或电场调控等复杂的技术。这些方法虽然有效，但同样存在高成本和复杂性的问题，限制了它们在广泛应用中的可行性。

3、总之，现有技术的缺点如下：

4、制备复杂性：一些现有技术需要复杂的制备过程，包括特殊设备或条件，这增加了使用这些方法的门槛。

5、液滴控制复杂：传统的液滴控制方法可能依赖于复杂的微机电系统或电场调控，这对于一些应用来说过于复杂，不适用于实际应用。

技术实现思路

1、基于上述
技术介绍
提出的制备超疏水表面成本高、制备复杂，及液滴控制复杂的技术问题，本专利技术实施例提供了如下技术方案：

2、本专利技术实施例提供一种电晕放电下超疏水表面的液滴定向弹跳控制装置，包括：至少一个针尖放电装置、一个工作平面装置和至少一个液体滴落装置；

3、所述针尖放电装置包括：尖端朝下竖立的针尖电极和高压电源；且所述高压电源的正极连接所述针尖电极；

<p>4、所述工作平面装置包括：位于所述针尖电极下方的工作平面；且一部分所述工作平面上覆设有导电层以形成导电区域并接地、另一部分所述工作平面上覆设有绝缘层以形成绝缘区域；其中，在所述导电区域和所述绝缘区域表面设置疏水层以形成超疏水表面；

5、所述液体滴落装置，用于引导液滴垂直滴落到所述导电区域上；

6、其中，

7、当所述高压电源开启时，所述针尖电极产生电晕放电并在所述针尖电极和所述工作平面之间的区域形成电场；

8、当液滴经过具有电场的区域时，使液滴带负电荷；

9、当液滴接触到导电区域时，带负电荷的液滴与带负电荷的导电平面相互排斥以弹起，同时带负电荷的液滴与带正电荷的绝缘平面相互吸引以回落，通过液滴的弹起和回落实现液滴的定向弹跳。

10、进一步地，所述液体滴落装置包括：泵和容器；

11、其中，通过控制所述泵开和关，将所述容器中的液滴按照预定的时间间隔滴落到所述导电区域上；同时通过控制与所述泵连接的管道末端位置，将所述容器中的液滴滴落到所述导电区域的预定位置处。

12、进一步地，所述高压电源的电压可调，其电压范围为4～30kv；

13、其中，不同电压能够使所述针尖电极产生不同强度的电晕放电，并使液滴的电荷状态和弹跳行为不同。

14、进一步地，所述针尖电极固定连接有可控移动平台；

15、所述可控移动平台，用于调节所述针尖电极相对于所述工作平面的高度以调节电场的形状和电荷密度分布。

16、进一步地，所述导电层采用导电的ito玻璃；所述绝缘层采用非导电的pet薄膜。

17、进一步地，所述绝缘层的数量为两部分，其分别覆设于所述导电层两侧。

18、进一步地，所述导电层的宽度为1～12mm；所述针尖电极竖立于两侧所述绝缘层中任一侧所述绝缘层上方50～200mm处。

19、进一步地，所述绝缘层的数量为四个，所述导电区域为十字区域，且所述绝缘层分别位于十字区域的两相邻区域之间；且所述针尖放电装置的数量为四个，分别位于四个所述绝缘层的上方；

20、其中，通过调整所述高压电源的电压以控制电晕放电的强度，当液滴与工作平面的特定区域相互作用，弹跳并定位在工作平面的目标位置以实现液滴多方向定向弹跳。

21、进一步地，通过调整所述高压电源的电压和所述针尖电极的高度，以控制电晕放电的强度和电场形状使液滴在超疏水表面上均匀分布，实现液滴的精密涂覆。

22、进一步地，具有超疏水表面的工作平面为倾斜设置；

23、其中，通过电晕放电控制液滴的电荷状态，使液滴按照预定的轨迹在倾斜设置的工作平面上实现逆重力弹跳。

24、本专利技术实施例提供的一种电晕放电下超疏水表面的液滴弹跳控制装置，其与现有技术相比，其有益效果如下：

25、本专利技术实施例通过表面电荷密度差异来控制超疏水表面上液滴的行为，特别是其弹跳行为：高压电源开启时，针尖电极产生电晕放电并在针尖电极和工作平面之间的区域形成电场，及在超疏水表面上形成电荷密度差异；当液滴经过具有电场的区域时使液滴带负电荷；当液滴接触到导电区域时，带负电荷的液滴与带负电荷的导电平面相互排斥以弹起，同时带负电荷的液滴与带正电荷的绝缘平面相互吸引以回落，通过液滴的弹起和回落实现液滴的定向弹跳。

26、上述技术方案，通过电晕放电技术和超疏水表面设计，能够实现对液滴的定向弹跳控制，这意味着可以精确地控制液滴的弹跳高度和方向，使其按照预定轨迹弹跳，从而实现了精密的操作和控制。从而解决了制备复杂及液滴弹跳控制复杂的问题。

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【技术保护点】

1.一种电晕放电下超疏水表面的液滴弹跳控制装置，其特征在于，包括：至少一个针尖放电装置、一个工作平面装置和至少一个液体滴落装置；

2.如权利要求1所述的电晕放电下超疏水表面的液滴弹跳控制装置，其特征在于，所述液体滴落装置包括：泵(3)和容器(4)；

3.如权利要求1所述的电晕放电下超疏水表面的液滴弹跳控制装置，其特征在于，所述高压电源(2)的电压可调，其电压范围为4～30KV；

4.如权利要求1所述的电晕放电下超疏水表面的液滴弹跳控制装置，其特征在于，所述针尖电极(1)固定连接有可控移动平台；

5.如权利要求1所述的电晕放电下超疏水表面的液滴弹跳控制装置，其特征在于，所述导电层(7)采用导电的ITO玻璃；所述绝缘层(6)采用非导电的PET薄膜。

6.如权利要求1所述的电晕放电下超疏水表面的液滴弹跳控制装置，其特征在于，所述绝缘层(6)的数量为两部分，其分别覆设于所述导电层(7)两侧。

7.如权利要求6所述的电晕放电下超疏水表面的液滴弹跳控制装置，其特征在于，所述导电层(7)的宽度为1～12mm；所述针尖电极(

8.如权利要求1所述的电晕放电下超疏水表面的液滴弹跳控制装置，其特征在于，所述绝缘层(6)的数量为四个，所述导电区域为十字区域，且所述绝缘层(6)分别位于十字区域的两相邻区域之间；且所述针尖放电装置的数量为四个，分别位于四个所述绝缘层(6)的上方；

9.如权利要求1所述的电晕放电下超疏水表面的液滴弹跳控制装置，其特征在于，通过调整所述高压电源(2)的电压和所述针尖电极(1)的高度，以控制电晕放电的强度和电场形状使液滴在超疏水表面上均匀分布，实现液滴的精密涂覆。

10.如权利要求1所述的电晕放电下超疏水表面的液滴弹跳控制装置，其特征在于，具有超疏水表面的工作平面为倾斜设置；

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【技术特征摘要】

1.一种电晕放电下超疏水表面的液滴弹跳控制装置，其特征在于，包括：至少一个针尖放电装置、一个工作平面装置和至少一个液体滴落装置；

2.如权利要求1所述的电晕放电下超疏水表面的液滴弹跳控制装置，其特征在于，所述液体滴落装置包括：泵(3)和容器(4)；

3.如权利要求1所述的电晕放电下超疏水表面的液滴弹跳控制装置，其特征在于，所述高压电源(2)的电压可调，其电压范围为4～30kv；

4.如权利要求1所述的电晕放电下超疏水表面的液滴弹跳控制装置，其特征在于，所述针尖电极(1)固定连接有可控移动平台；

5.如权利要求1所述的电晕放电下超疏水表面的液滴弹跳控制装置，其特征在于，所述导电层(7)采用导电的ito玻璃；所述绝缘层(6)采用非导电的pet薄膜。

6.如权利要求1所述的电晕放电下超疏水表面的液滴弹跳控制装置，其特征在于，所述绝缘层(6)的数量为两部分，其分别覆设于所述导电层(...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤强，刘满飞，吴平凡，绳星辰，孙永韩，曹小伟，应思悦，黄扬，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人