【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及能量转换与海洋微塑料颗粒污染物分选，具体而言，尤其涉及一种介电泳与滚轴阵列式摩擦纳米发电机联合的微颗粒操控装置。
技术介绍
1、摩擦电纳米发电机(teng)是近年来发展起来的一种新型能量收集技术，它利用摩擦起电和静电感应的耦合效应将机械能转化为电能。任何两种不同材料之间的相对运动都存在摩擦起电效应，这使得teng具有结构简单、成本低、便携等优点。因此，teng目前在能源、传感等多方面领域都得到广泛应用。
2、微流控芯片技术是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。其特点为：微型化、微平台、多学科交叉以及微尺度。微流控技术经过发展已经形成众多应用，如颗粒聚焦、颗粒分选、流体混合、细胞拉伸和细胞捕获等。这些应用已广泛用于化学分析、生物制药、医疗、以及环境领域。在疾病的诊断治疗、生物细胞分离、海洋颗粒污染物分离等领域扮演着十分重要的角色。
3、水波在全球有着广泛的分布，所蕴含的能量是最为富有的能量源之一。海洋水波的特点是：低频率、大面积分布、波浪峰值具有随机性，而利用摩擦纳米阵列来收集海洋能具有很好的效率与可行性，摩擦纳米发电机在低频范围的采集能力使得在海洋能采集中具有独一无二的优点。
技术实现思路
1、根据上述提出的技术问题，提供一种介电泳与滚轴阵列式摩擦纳米发电机联合的微颗粒操控装置。本专利技术能够将摩擦纳米发电机与微流控芯片相结合，实现了将海洋能转化为电能，从而替代大型
2、本专利技术采用的技术手段如下：
3、一种介电泳与滚轴阵列式摩擦纳米发电机联合的微颗粒操控装置，包括：滚轴阵列式摩擦纳米发电机、整流滤波稳压电路以及微流控芯片，其中：
4、所述滚轴阵列式摩擦纳米发电机，用于将海洋能转化为电能，滚轴阵列式摩擦纳米发电机的输出端连接整流滤波稳压电路的输入端；
5、所述整流滤波稳压电路，用于控制滚轴阵列式摩擦纳米发电机中每个摩擦单元的电压进行交流转直流，以及控制每路电压进行串联合并，整流滤波稳压电路的输出端连接微流控芯片的输入端；
6、所述微流控芯片，用于分选海洋中的微塑料颗粒，微流控芯片的输入端连接整流滤波稳压电路的输出端。
7、进一步地，所述滚轴阵列式摩擦纳米发电机，采用亚克力板制成，包括底座、平衡支架、平衡轴、轴承以及多个摩擦单元，其中：
8、所述平衡支架包括第一支架和第二支架，第一支架和第二支架分别设置在所述底座的两侧；
9、所述轴承包括第一轴承和第二轴承，第一轴承开设在第一支架上端，第二轴承开设在第二支架上端；
10、所述平衡轴包括第一轴和第二轴，第一轴和第二轴十字交叉连接；第一轴的两端分别活动连接在第一轴承和第二轴承上；第二轴的两端分别连接摩擦单元；
11、所述摩擦单元包括多个左摩擦单元和多个右摩擦单元，每个左摩擦单元包括摩擦左滚轴、摩擦左通道，每个右摩擦单元包括摩擦右滚轴、摩擦右通道。
12、进一步地，所述摩擦左滚轴的直径小于摩擦左通道的宽度，所述摩擦右滚轴的直径小于摩擦右通道的宽度，保证滚轴能够在通道内自由滚动。
13、进一步地，所述每个摩擦左滚轴和每个摩擦右滚轴的表面均粘贴有独立层，独立层为大小形状与滚轴大小形状完全相同的第一摩擦材料；所述每个摩擦左通道和每个摩擦右通道的底部分别依次粘贴有导电电极和第二摩擦材料，导电电极的形状为交叉式电极，两组电极相互交叉但不接触。
14、进一步地，所述第一摩擦材料为pet薄膜，所述第二摩擦材料为ptfe薄膜，所述导电电极为铜箔。
15、进一步地，所述整流滤波稳压电路包括pcb底板、设置在pcb底板上的桥式整流二极管、稳压二极管、高压电容，摩擦发出的电经过若干个桥式整流二极管转化为直流，再将其相互串联统一进行滤波稳压后，为微流控芯片供电。
16、进一步地，所述微流控芯片包括微通道层、样品进液口、第一出液口、鞘液入口、第二出液口、障碍阵列、主通道，其中：
17、样品进液口、第一出液口、鞘液入口、第二出液口、障碍阵列、主通道均设置在微通道层上；主通道的两个端口分别连接样品进液口和第一出液口；主通道的一侧壁开设有分别开设两个通道端口，分别用于连接鞘液入口和第二出液口；在两个通道端口之间的主通道内部设置有障碍阵列；
18、介电泳分选采用直流介电泳，通过障碍阵列在主通道中产生不均匀电场，经过该区域分选后尺寸不同的微塑料颗粒会进入到不同的出样口，以实现微塑料颗粒的筛选与分离。
19、进一步地，所述微流控芯片的顶部还设置有盖片，盖片和微通道层均为pdms材料，采用光刻浇注工艺制作。
20、较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
21、1、本专利技术提供的介电泳与滚轴阵列式摩擦纳米发电机联合的微颗粒操控装置，能够有效的实现能量的转化，将海洋能转化为电能从而代替传统电源为微流控芯片供电，能够通过阵列收集大规模蓝色能源，对于新能源发电领域具有十分积极的影响。
22、2、本专利技术提供的介电泳与滚轴阵列式摩擦纳米发电机联合的微颗粒操控装置，实现摩擦纳米发电代替传统大型电源设备，使得微流控操作更加具有安全性与便携带性。
23、3、本专利技术提供的介电泳与滚轴阵列式摩擦纳米发电机联合的微颗粒操控装置，对于我国海洋环境检测具有重大意义，是海洋中微颗粒分选的有效方法。
24、基于上述理由本专利技术可在能量转换与海洋微塑料颗粒污染物分选等领域广泛推广。
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1.一种介电泳与滚轴阵列式摩擦纳米发电机联合的微颗粒操控装置，其特征在于，包括：滚轴阵列式摩擦纳米发电机、整流滤波稳压电路以及微流控芯片，其中：
2.根据权利要求1所述的介电泳与滚轴阵列式摩擦纳米发电机联合的微颗粒操控装置，其特征在于，所述滚轴阵列式摩擦纳米发电机，采用亚克力板制成，包括底座(1)、平衡支架(2)、平衡轴(3)、轴承(4)以及多个摩擦单元，其中：
3.根据权利要求2所述的介电泳与滚轴阵列式摩擦纳米发电机联合的微颗粒操控装置，其特征在于，所述摩擦左滚轴(5)的直径小于摩擦左通道(6)的宽度，所述摩擦右滚轴(7)的直径小于摩擦右通道(8)的宽度，保证滚轴能够在通道内自由滚动。
4.根据权利要求2所述的介电泳与滚轴阵列式摩擦纳米发电机联合的微颗粒操控装置，其特征在于，所述每个摩擦左滚轴(5)和每个摩擦右滚轴(7)的表面均粘贴有独立层，独立层为大小形状与滚轴大小形状完全相同的第一摩擦材料；所述每个摩擦左通道(6)和每个摩擦右通道(8)的底部分别依次粘贴有导电电极和第二摩擦材料，导电电极的形状为交叉式电极，两组电极相互交叉但不接触。>
5.根据权利要求4所述的介电泳与滚轴阵列式摩擦纳米发电机联合的微颗粒操控装置，其特征在于，所述第一摩擦材料为PET薄膜(16)，所述第二摩擦材料为PTFE薄膜(17)，所述导电电极为铜箔(18)。
6.根据权利要求1所述的介电泳与滚轴阵列式摩擦纳米发电机联合的微颗粒操控装置，其特征在于，所述整流滤波稳压电路包括PCB底板、设置在PCB底板上的桥式整流二极管、稳压二极管、高压电容，摩擦发出的电经过若干个桥式整流二极管转化为直流，再将其相互串联统一进行滤波稳压后，为微流控芯片供电。
7.根据权利要求1所述的介电泳与滚轴阵列式摩擦纳米发电机联合的微颗粒操控装置，其特征在于，所述微流控芯片包括微通道层(9)、样品进液口(10)、第一出液口(11)、鞘液入口(12)、第二出液口(13)、障碍阵列(14)、主通道(15)，其中：
8.根据权利要求7所述的介电泳与滚轴阵列式摩擦纳米发电机联合的微颗粒操控装置，其特征在于，所述微流控芯片的顶部还设置有盖片，盖片和微通道层(9)均为PDMS材料，采用光刻浇注工艺制作。
...【技术特征摘要】
1.一种介电泳与滚轴阵列式摩擦纳米发电机联合的微颗粒操控装置，其特征在于，包括：滚轴阵列式摩擦纳米发电机、整流滤波稳压电路以及微流控芯片，其中：
2.根据权利要求1所述的介电泳与滚轴阵列式摩擦纳米发电机联合的微颗粒操控装置，其特征在于，所述滚轴阵列式摩擦纳米发电机，采用亚克力板制成，包括底座(1)、平衡支架(2)、平衡轴(3)、轴承(4)以及多个摩擦单元，其中：
3.根据权利要求2所述的介电泳与滚轴阵列式摩擦纳米发电机联合的微颗粒操控装置，其特征在于，所述摩擦左滚轴(5)的直径小于摩擦左通道(6)的宽度，所述摩擦右滚轴(7)的直径小于摩擦右通道(8)的宽度，保证滚轴能够在通道内自由滚动。
4.根据权利要求2所述的介电泳与滚轴阵列式摩擦纳米发电机联合的微颗粒操控装置，其特征在于，所述每个摩擦左滚轴(5)和每个摩擦右滚轴(7)的表面均粘贴有独立层，独立层为大小形状与滚轴大小形状完全相同的第一摩擦材料；所述每个摩擦左通道(6)和每个摩擦右通道(8)的底部分别依次粘贴有导电电极和第二摩擦材料，导电电极的形状为交叉式电极，两组电极相互交...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵凯，姚俊竹，李轩，王冠棋，姚依铭，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：
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