本发明专利技术的目的在于提供能够一种不产生电流而使纳米级物体运动并随意传输该物体，以及获得机械功的技术。经过努力，本发明专利技术人发现通过在绝缘流体比如油内安装用于为微米级等的电介质体产生电场的两个电极，使该两个电极的中心轴不在同一直线上而施加电场，比如恒定电场，可随意三维传输该电介质体，并且可由此获得机械功，从而达到上述目的。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过恒定电场传输微米级物体以及获得机械功。
技术介绍
通常，交流电场用于震荡运动和周期运动。在这种情况下，通过电流的产生而导致运动。在微米级中，由于表示流动的惯性力与粘性力之间的大小之比的雷诺数很低，因此被认为很难从机械运动中获取功。非专利文件1描述了在油中恒定电场对直径为几十微米的水滴的作用。微米级范畴通常也认为是低雷诺数范畴，该微米级范畴为本专利技术的主题。在这个规模的范畴里，众所周知，仅仅在不具有方向性的直线上做周期运动不能获得功。因此，如非专利文件1所描述的，仅仅通过直线往复运动不可能获得功。有鉴于此，需要提供一种技术，该技术在微米级上，在恒定的电场内也能够随意使物体运动，传输物体并且获得机械功。同样，已知非专利文件2到5。这些文件描述了使微小物体做线性运动，但在这些文件中，不能做对于获得功最重要的二维运动并且也没有关于这种想法的描述。在纳米级到微米级，雷诺数非常小，物体的惯性力不起重要的作用，并且环境的粘性力快速地减弱物体的运动。因此，应当提供某些驱动能量用以连续地推动该物体。如上所描述的，微小物体的运动提出了非线性系统和非平衡系统的关键问题。此外，推动和控制包含生物聚合物和细胞等微小物体的能力在应用物理学和生物物理学的研究中、以及微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)禾口微全分析(Micro Total Analysis System, μ TAS)技术中很重要，现已积极开发出大量适宜技术，然而，离实际使用还很远。现有技术文件非专利文件非专利文件1 :Masahiko Hase, Shun N. Watanabe 和 Kenichi Yoshikawa, PHYSICAL REVIEW E 74,046301 2006。非专利文件2 :T. Mochizuki, Y. Mori 和 N. Kaji, AIChE Journal 36，1039(1990)。非专利文件3 :J. Eow，M. Ghadiri 和 A. Sharif，Colloids Surf. A 225,193(2003)。非专利文件4 :Y. Jung，H. Oh 和 I. Kang，J. Colloid Interface Sci. 322， 617(2008)。非专利文件 5 :ff. D. Ristenpart, J. C. Bird, A. Belmonte, F. Dollar 和 H. A. Stone, Nature 461,377(2009)
技术实现思路
本专利技术要解决的问题本专利技术的目的在于提供一种技术，该技术即使在恒定的电场中不产生电流也能随5意使物体微米级运动并传输该物体，并获得机械功。解决问题的手段经过努力，本专利技术人发现通过在绝缘流体比如油内安装用于为微米级(在本说明书中，通常指几纳米到1000微米的范围)等的电介质体产生电场的两个电极，使这两个电极的中心轴不在同一直线上而施加电场(比如恒定电场)，可随意三维地传输该电介质体， 从而可获得机械功(图1)。在本专利技术中，电介质体为任意的电介质物体，比如水滴、聚苯乙烯珠、玻璃珠等等，并且已揭示只要是电介质体，该微米级物体就不依赖于是什么物质。也揭示出周围介质可为任何绝缘流体，而不限于油。本专利技术还解决了在非专利文件1到5中没有认识到的问题。因此，可以说本专利技术已经取得了很大的进步，在实施旋转运动上取得了世界首次的成功，该旋转运动是对于获得功最重要的二维运动之一。此外，由于前面所提到的非专利文件1到5完全缺乏获得功的观点，因而从这些文件中不容易想到本专利技术。换言之，这些文件仅仅在“运动”这一点上进行了描述，但对作为本专利技术的特征的“获得功”这一点甚至都没暗示，也没有关于在恒定电场内进行高维循环运动的报道。为了从微米级运动中获得功和能量，需要至少二维的循环运动。本专利技术报道的作为电介质体的微小物体的旋转运动在开发简单有用的用于控制微小物体的策略上可能有用。S卩，本专利技术的重要性在于除了简单地使得液滴运动外，成功实现了非常重要的循环运动，并且也证明了利用本专利技术中的循环运动可获得功。本专利技术涉及一种稳定直流电场内油相的微小水滴的旋转运动。在正电极和负电极适当几何排列下，液滴进行旋转运动。在本专利技术中，超过特定的临界电位时发生旋转运动， 其频率随着电位的增加而增加。本专利技术提供了描述发生旋转运动的简单理论模型，以及用于实现微旋转电机的本专利技术的系统应用实例。因此，本专利技术提供下述(1) 一种传输电介质体或获得机械功的方法，包括下列步骤A)设置用于产生电场的两个电极，使得所述两个电极的中心轴不在同一直线上， 并且在绝缘流体内给所述电介质体施加电场。(2)如上面所描述的方法，其中所述电介质体为微米级，并且微米级的范围为几纳米到1000微米。(3)如上面所描述的方法，其中所述微米级的范围为1微米到100微米。(4)如上面所描述的方法，其中所述电介质体指施加静电场时发生电介质极化但不生成电流的物质，并且是具有静电极化率的物质。(5)如上面所描述的方法，其中所述电介质体选自水滴，聚合体物质比如聚苯乙烯珠、聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)或者聚丙烯酰胺凝胶，以及玻璃珠构成的组。(6)如上面所描述的方法，其中所述水滴使用表面活性剂生成。(7)如上面所描述的方法，其中所述表面活性剂使用二油酰磷脂酰胆碱(Dioleoyl Phosphatidylcholine，D0PC)、二油酰磷脂酰乙醇胺 (Dioleoyl Phosphatidylethanolamine, DOPE)、 二油酰磷脂酰丝氨酸(Dioleoyl Phosphatidylserine, D0PS)、磷脂酸甘油酯(Egg PC)、十八烷基三甲基氯化铵(Stearyl Trimethyl Ammonium Chloride，STAC)、十八烷基三甲基溴化铵(Stearyl TrimethylAmmonium Bromide, STAB)、十二烷基硫酸钠(Sodium Dodecyl Sulfate, SDS)、十二烷基三甲基氯化铵、戊乙二醇十二烷基醚等等生成。这里，表面活性剂是一个分子中具有亲水基和疏水基的物质，并且能够在疏水的油液中形成水滴，该物质存在于油与水之间的界面处。(8)如上面所描述的方法，其中所述绝缘流体是非挥发性、不具有导电性以及在常温常压下流动的物质，并且其相对于所述微米级电介质体的比重在+/-50 %以内。(9)如上面所描述的方法，其中所述绝缘流体选自矿物油、液体石蜡、链烷和硅酮油构成的组。(10)如上面所描述的方法，其中所述电场为恒定电场。(11)如上面所描述的方法，其中所述电场的范围为IV到1000V。(12)如上面所描述的方法，其中用于产生所述电场的阳极和阴极设置为它们的中心轴彼此不平行。由于电极的中心轴处于同一直线上的方式不能获得循环运动，因此不对称设置很重要。进一步地，不平行设置比平行设置更可获得循环运动。(13)如上面所描述的方法，其中所述电极为具有锋利尖端的棱锥形或圆锥形，或者为棱柱或圆柱形，并且其材料具有导电性。(14)如上面所描述的方法，其中所述电极为导电物质，比如钨、碳化钨、金、钼、银、 铜、铁或本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：吉川研一，泷之上正浩，厚见悠，
申请(专利权)人：独立行政法人科学技术振兴机构，
类型：发明
国别省市：
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