【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及液滴操纵装置的，尤其涉及一种基于摩擦起电的液滴操纵装置及其使用方法。
技术介绍
1、摩擦纳米发电机(teng)，是基于界面摩擦起电与静电感应耦合效应的新能源技术。由于其能够有效地收集低频率的能量，具有制造简单、成本低、选材广泛等特点，一经问世便引起了全世界广泛的关注。迄今为止，摩擦纳米发电机可以从位于不同电序列的物质接触界面获得能量，包括固-固界面，固-液界面，液-液界面，固/液-气界面。固-液摩擦纳米发电机是基于固-液界面的自发电装置。因流体自身流动性，增大摩擦了介质层之间的接触面积，在几乎不损耗介质材料的情况下还有利于提高发电机的输出性能。固-液界面摩擦纳米发电机可以有效地将流体蕴含的能量转换为电能，可用于水滴、水流、水波不同类型的水资源的收集、自驱动型传感器、微机械自供电系统、液滴操纵等多个领域，还能够与不同发电模式组合成混合型发电用来在复杂的环境中收集能量，这将为未来摩擦纳米发电机的投入使用提供新方案。也能用于操作包含细胞的液体，以用于实现细胞工程的操作。本专利技术提及的液滴操纵则是基于固-液摩擦纳米发电机的水滴控制方式，在工业应用、病毒检测、医学制药领域、生物筛选、功能材料合成等众多领域具有重要的意义，本项技术有望应用于微流控系统之中，以用于操控流体的运动方向、液滴切割等。
2、现有的液滴操纵方式有通过注入电荷后施加强电场、仅仅使用强电场操纵极化液滴、电湿润等方式。通过注入电荷后施加电场的液滴操纵需要额外连接外部电路，而利用电场操纵极化液滴与电湿润操纵液滴则缺乏将“强电场”与“强电荷”两种方式
技术实现思路
1、为解决现有液滴操纵装置技术存在缺乏能够将强电场与强电荷两种方式耦合进行摩擦发电的液滴操纵装置的结构，导致无法高效的转移电荷，导致难以使带电液滴在三维空间中实现灵敏操纵的问题，本专利技术提出一种基于摩擦起电的液滴操纵装置及其使用方法，能够将强电场与强电荷两种方式耦合进行摩擦纳米发电，并保证高效的转移电荷，同时使得带电液滴在三维空间中实现灵敏操纵，有效地减少了人力物力的投入。
2、本专利技术的目的采用如下技术方案实现：
3、本专利技术第一方面提供了一种基于摩擦起电的液滴操纵装置，所述装置包括：恒温恒湿箱、直流高压发生器以及设于所述恒温恒湿箱内的输液管、夹持工具、摩擦介质层、角度可调底座、第一金属板和第二金属板；所述摩擦介质层铺设于所述角度可调底座的斜面上；所述输液管位于所述角度可调底座的斜面上方并被所述夹持工具夹持；所述第一金属板和第二金属板平行设于所述角度可调底座的两侧；所述直流高压发生器的正极和负极分别与所述第一金属板和第二金属板电连接。
4、在上述技术方案中，考虑湿度对摩擦纳米发电输出性能的影响，将输液管、夹持工具、摩擦介质层、角度可调底座、第一金属板和第二金属板设置于所述恒温恒湿箱内，能够有效避免湿度对液滴电荷量所带来的消极影响，同时能够排除湿度和温度对液滴发电量的干扰，从而保证从输液管滴落的液滴能够在摩擦介质层上进行高效的摩擦纳米发电，且能够将强电场与强电荷两种方式耦合进行摩擦纳米发电，并保证高效的转移电荷，较少电路的设计，同时使得带电液滴在三维空间中实现灵敏操纵，有效地减少了人力物力的投入。
5、优选地，所述摩擦介质层为ptee疏水薄膜。
6、优选地，所述ptee疏水薄膜一端设有疏水切割片。
7、在上述技术方案中，在所述角度可调底座的斜面上设置ptee疏水薄膜，能够更好的进行疏水，从而进行高效的摩擦纳米发电，进而使液滴可以通过自然的滑落带上正电，并达到强电荷状态，所述疏水切割片能够将液滴进行切割，实现可控大小的液滴切割分离效果。
8、优选地，所述装置还包括注射泵，所述注射泵包括注射器，所述注射器与所述输液管连接。
9、优选地，所述第一金属板与第二金属板均为铜板。
10、在上述技术方案中，在所述角度可调底座的两侧分别设置铜板，并将铜板与直流高压发生器的正负极连接，所述直流高压发生器能够为液滴提供不同的电场，从而产生不同的电场力，进而实现液滴在电场方向上进行位移，达到液滴精准操纵的效果。
11、优选地，所述角度可调底座包括角度可调底座滑槽以及连杆，所述连杆的一端与所述角度可调底座的斜面铰接，另一端与所述角度可调底座滑槽滑动连接。
12、在上述技术方案中，将所述角度可调底座设置倾斜角度为θ的斜面，能够为摩擦介质层提供一个倾斜角度，使得液滴能够在摩擦介质层上自然的滑落。在液滴操纵装置上设置夹持器和支架，能够更好的固定与调节输液管的位置，进而实现液滴不同程度的摩擦纳米发电。
13、优选地，所述夹持工具包括夹持器和支架，所述夹持器与所述支架固定连接，所述夹持器夹持所述输液管。
14、在上述技术方案中，在液滴操纵装置中设置夹持器和支架，能够更好的固定与调节输液管的位置，进而实现液滴不同程度的摩擦纳米发电。
15、在上述技术方案中，在注射泵上设置注射器，能够更好地调节液滴下落的大小与速度，将输液管的材料设置为橡胶材质，能够实现输液管进行不同程度的弯曲，更好的进行液滴操作。
16、本专利技术第二方面提供了一种基于摩擦起电的液滴操纵装置的使用方法，所述方法包括以下步骤：
17、通过输液管向斜面上的摩擦介质层输送液滴；
18、通过使所述液滴在所述摩擦介质层上滚落，使其带上正电荷；
19、通过直流高压发生器向所述第一金属板与第二金属板施加电压，使所述第一金属板与第二金属板之间产生预设场强的电场，最后使带上正电荷的液滴在电场方向上发生预设大小的位移；
20、通过固定位置的疏水切割片将已经发生预设大小的位移的液滴切割成不同大小的液滴。
21、优选地，通过输液管向斜面上的摩擦介质层输送液滴的方法包括：
22、通过注射泵调节液滴的大小并将调节后的液滴经过注射器注入所述输液管，通过所述输液管输送到斜面上的摩擦介质层。
23、优选地，所述摩擦介质层为ptee疏水薄膜，其中疏水薄膜利用胶水铺在角度可调底座的斜面上。
24、相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
25、本专利技术提出一种基于摩擦起电的液滴操纵装置，考虑湿度对摩擦纳米发电输出性能的影响，将输液管、夹持工具、摩擦介质层、角度可调底座、第一金属板和第二金属板设置于所述恒温恒湿箱内，能够有效避免湿度对液滴电荷量所带来的消极影响，同时能够排除湿度和温度对液滴发电量的干扰，从而保证从输液管滴落的液滴能够在疏水摩擦板上进行高效的摩擦纳米发电，且能够将强电场与强电荷两种方式耦合进行摩擦纳米发电，并保证高效的转移电荷，较少电路的设计，同时使得带电液滴在三维空间中实现灵敏操纵，有效地减少了人力物力的投入。
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1.一种基于摩擦起电的液滴操纵装置，其特征在于，所述装置包括：恒温恒湿箱(1)、直流高压发生器(2)以及设于所述恒温恒湿箱(1)内的输液管(3)、夹持工具(4)、摩擦介质层(5)、角度可调底座(6)、第一金属板(7)和第二金属板(8)；所述摩擦介质层(5)铺设于所述角度可调底座(6)的斜面上；所述输液管(3)位于所述角度可调底座(6)的斜面上方并被所述夹持工具(4)夹持；所述第一金属板(7)和第二金属板(8)平行设于所述角度可调底座(6)的两侧；所述直流高压发生器(2)的正极和负极分别与所述第一金属板(7)和第二金属板(8)电连接。
2.根据权利要求1所述的基于摩擦起电的液滴操纵装置，其特征在于，所述摩擦介质层(5)为PTEE疏水薄膜。
3.根据权利要求2所述的基于摩擦起电的液滴操纵装置，其特征在于，所述PTEE疏水薄膜一端设有疏水切割片(9)。
4.根据权利要求1所述的基于摩擦起电的液滴操纵装置，其特征在于，所述装置还包括注射泵(10)，所述注射泵包括注射器(101)，所述注射器与所述输液管(3)连接。
5.根据权利要求1所述的基
6.根据权利要求1所述的基于摩擦起电的液滴操纵装置，其特征在于，所述角度可调底座(6)包括角度可调底座滑槽(61)以及连杆(62)，所述连杆(62)的一端与所述角度可调底座(6)的斜面铰接，另一端与所述角度可调底座滑槽(61)滑动连接。
7.根据权利要求1至6任一项所述的基于摩擦起电的液滴操纵装置，其特征在于，所述夹持工具(4)包括夹持器(41)和支架(42)，所述夹持器(41)与所述支架(42)固定连接，所述夹持器(41)夹持所述输液管(3)。
8.一种基于摩擦起电的液滴操纵装置的使用方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的基于摩擦起电的液滴操纵装置的使用方法，其特征在于，通过输液管(3)向斜面上的摩擦介质层(5)输送液滴的方法包括：
10.根据权利要求8所述的基于摩擦起电的液滴操纵装置的使用方法，其特征在于，所述摩擦介质层(5)为PTEE疏水薄膜，其中疏水薄膜利用胶水铺在角度可调底座(6)的斜面上。
...【技术特征摘要】
1.一种基于摩擦起电的液滴操纵装置，其特征在于，所述装置包括：恒温恒湿箱(1)、直流高压发生器(2)以及设于所述恒温恒湿箱(1)内的输液管(3)、夹持工具(4)、摩擦介质层(5)、角度可调底座(6)、第一金属板(7)和第二金属板(8)；所述摩擦介质层(5)铺设于所述角度可调底座(6)的斜面上；所述输液管(3)位于所述角度可调底座(6)的斜面上方并被所述夹持工具(4)夹持；所述第一金属板(7)和第二金属板(8)平行设于所述角度可调底座(6)的两侧；所述直流高压发生器(2)的正极和负极分别与所述第一金属板(7)和第二金属板(8)电连接。
2.根据权利要求1所述的基于摩擦起电的液滴操纵装置，其特征在于，所述摩擦介质层(5)为ptee疏水薄膜。
3.根据权利要求2所述的基于摩擦起电的液滴操纵装置，其特征在于，所述ptee疏水薄膜一端设有疏水切割片(9)。
4.根据权利要求1所述的基于摩擦起电的液滴操纵装置，其特征在于，所述装置还包括注射泵(10)，所述注射泵包括注射器(101)，所述注射器与所述输液管(3)连接。
5.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张乾熙，吴建龙，张鹏，李诗诗，韩泽辉，张铭杰，侯冬冬，李登辉，李文浩，罗晓鹏，
申请(专利权)人：广东海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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