一种超疏水表面润湿性调控装置，包括微量气体泵、管系、微量气压表、水槽、微量液压表、微量液体泵和超疏水表面，超疏水表面设有一个液体容腔和一个气体容腔，两容腔之间通过微通道连通，液体容腔设有液体入口和液体出口，两出口分别设在液体容腔相对的两面上，液体入口依次与液压表和微量液体泵连接，液体出口与水槽相连，微量液体泵入口与水槽相连；气体容腔设有气体入口，气体入口与气压表和微量气体泵连接，微量气体泵的入口与大气相通。通过改变气体容腔的压力从而控制液体容腔内气液固三相的接触方式，实现超疏水表面润湿性的改变。本发明专利技术的有益效果是：是基于力学的方法，易于实现，重复性好，适用于微流体系统。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料表面润湿性
，尤其涉及可以对材料表面润湿性进行调控的装置和方法。
技术介绍
润湿是日常生产和生活中常见 的现象，润湿性是固体表面的重要特性之一。超疏水表面在国防、エ农业生产和人们日常生活中具有广泛的应用前景，引起了人们的极大关注。超疏水表面已经被用于天线、门窗防积雪，船、潜艇等外壳减小阻力，石油输送管道内壁、微量注射器针尖防止粘附堵塞，減少损耗，纺织品、皮革制品防水防污等。所谓润湿性可控的表面，就是在外界环境的刺激下材料表面的接触角可以发生可逆变化的表面。通过适当改变外界环境条件，可以实现表面润湿性在疏水与亲水之间，甚至在超疏水与超亲水之间转化。目前主要通过两种途径实现表面润湿性的调控ー种是表面微结构的调控，即依靠外界环境的刺激作用使固体表面的形貌发生可逆转变，从而使液滴在材料表面的状态发生响应和变化。其不足是由于当前技术手段的限制，表面微结构的调控难以实现在线控制，目前用该法调控材料表面润湿性的研究并不多。另ー种是表面自由能调控，即在保持材料表面形貌的条件下，利用外界环境的刺激作用定向改变材料表面化学组成，从而改变表面自由能，使液滴在表面的接触角相应地发生变化。通过表面自由能调控可以快速、有效地实现材料表面润湿性的在线操控。其不足是实现反复调控比较复杂，不适用于微流体系统。
技术实现思路
为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术设计ー种操作方便，且适用于微流体系统的超疏水表面润湿性调控装置与方法。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下ー种超疏水表面润湿性调控装置，包括微量气体泵、管系、微量气压表、水槽、微量液压表、微量液体泵和超疏水表面，其特征在于在所述超疏水表面设有ー个液体容腔，液体容腔ー侧设ー个气体容腔，气体容腔通过微通道与液体容腔相连通，所述液体容腔设有液体入口和液体出ロ，液体入口和液体出口分别设在液体容腔相对的两面上，液体入口依次与液压表和微量液体泵出口通过管系连接，液体出ロ通过管系与水槽相连，微量液体泵入口通过管系与水槽相连；所述气体容腔设有气体入ロ，气体入ロ依次与气压表和微量气体泵的出ロ通过管系连接，微量气体泵的入ロ与大气相通。本专利技术所述ー种超疏水表面润湿性调控装置的调控方法，其特征在于所述调控方法包括以下步骤a同时接通微量液体泵和微量气体泵，向液体容腔供液体，向气体容腔供气体。b调整微量气体泵的供气量，控制气体容腔的压力，当气体容腔压カ控制在等于或小于液体容腔的压カ时，液体和超疏水表面全接触，此时为文策尔(wenzel)模型，当气体压カ控制在大于液体容腔内压カ时，气体托起液体容腔内的液体，液体与超疏水表面接触面缩小，在一定范围内，气体压カ越大，接触面越小，气液固三相的接触角越大，接触面相应变化，成为卡西(cassie)模型,通过控制气体容腔的压カ实现文策尔(wenzel)模型与卡西(cassie)模型之间的互相转换，即实现超疏水表面润湿性的可逆调控。本专利技术所述ー种超疏水表面润湿性调控装置的调控方法，其特征在于所述液体容腔压カ为O. 3^0. 5Mpa，气体容腔的压カ为O. Γθ. 7Mpa。本专利技术主要是利用力学的方法实现了超疏水表面润湿性的可逆调控，通过改变气体容腔的压カ从而控制气液固三相的接触方式，实现表面润湿性的改变。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果 I.采用的是基于力学的方法，在表面润湿性调控方面用的较少。2.易于实现，重复性好。3.适用于微流体系统。附图说明本专利技术共有附图3张，其中图I是超疏水表面润湿性调控装置实施例示意图。图2是实施例超疏水表面上的气体容腔和液体容腔结构示意图。图3是图2的俯视示意图。图中I.微量气体泵，2.管系,3.微量气压表，4.试验芯片,5.水槽,6.微量液压表，7.微量液体泵，8.液体容腔，9.超疏水表面，10.液体入口，11.液体出口，12.微通道.，13.气体入口，14.气体容腔，15.构筑了微结构的娃片、16.聚ニ甲基娃氧烧结构。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术进行进ー步地描述。超疏水表面润湿性调控装置包括微量气体泵I、管系2、微量气压表3、水槽5、微量液压表6、微量液体泵7和超疏水表面9，超疏水表面9上设有ー个液体容腔8，液体容腔8ー侧设ー个气体容腔14，气体容腔14通过微通道12与液体容腔8相连通，液体容腔8设有液体入口 10和液体出口 11，液体入口 10和液体出口 11分别设在液体容腔8相对的两面上，液体入ロ 10依次与微量液压表6和微量液体泵7出ロ通过管系连接，液体出ロ 11通过管系与水槽5相连，微量液体泵7入口通过管系与水槽5相连；气体容腔14设有气体入ロ 13，气体入口 13依次与微量气压表3和微量气体泵I的出ロ通过管系连接，微量气体泵I的入口与大气相通。调控方法包括以下步骤a同时接通微量液体泵7和微量气体泵I，向液体容腔8供液体，向气体容腔14供气体。b调整微量气体泵I的供气量，控制气体容腔14的压力，当气体容腔14压カ控制在等于或小于液体容腔8的压カ时，液体和超疏水表面9全接触，此时为文策尔(wenzel)模型，当气体压カ控制在大于液体容腔8内压カ时，气体托起液体容腔内的液体，液体与超疏水表面9接触面缩小,在一定范围内，气体压カ越大,接触面越小,气液固三相的接触角越大，接触面相应变化，成为卡西(cassie)模型，通过控制气体容腔14的压カ实现文策尔(wenzel)模型与卡西(cassie)模型之间的互相转换，即实现超疏水表面润湿性的可逆调控。液体容腔8压カ为O. 3^0. 5Mpa，气体容腔14的压カ为O. Γθ. 7Mpa。实施例是对试验芯片4的超疏水表面润湿性的调控，装置包括微量气体泵I、管系2、微量气压表3、试验芯片4、水槽5、微量液压表6、微量液体泵7、液体容腔8、超疏水表面9、液体入ロ 10、液体出口11、微通道12、气体入口 13、气体容腔14。试验芯片4是由构筑了微结构的硅片15和聚ニ甲基娃氧烧(polydimethylsiloxane,PDMS)结构16键合而成,液体容腔8在构筑了微结构的硅片的超疏水表面9上。试验芯片4气体容腔14在液体容腔8的ー侧，且二者通过微通道12相互连通，气体容腔14只有一个气体入口 13，气体入口 13通过管系2依次连接微量气压表3和微量气体泵I，通过控制外部气体的压カ来控制气体容腔14内的压カ；液体容腔8有液体入ロ 10和液体出ロ 11，液体入ロ 10通过管系依次连接微量液压表6和微量液体泵7，液体压カ可以由微量液压表6测出，液体出 ロ 11与水槽5相连。调控方法包括以下步骤a同时接通微量液体泵7和微量气体泵1，向试验芯片4液体容腔8供液体，向气体容腔14供气体。b调整微量气体泵I的供气量，控制气体容腔14的压力，当气体容腔14压カ控制在等于或小于液体容腔8的压カ时，液体和超疏水表面9全接触，此时为文策尔(wenzel)模型，当气体压カ控制在大于液体容腔8内压カ时，气体托起液体容腔内的液体，液体与超疏水表面9接触面缩小，在液体容腔8压カ为O. 3^0. 5Mpa，气体容腔14的压カ为O. Γθ. 7Mpa范围内，气体压カ越大，接触面越小，气液固三相的接触角越大，接触面相应变化，成为卡西(cassie)模型,通过控制气体容腔14的压カ实现文策尔(w本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.ー种超疏水表面润湿性调控装置，包括微量气体泵(I)、管系(2)、微量气压表(3)、水槽(5 )、微量液压表(6 )、微量液体泵(7 )和超疏水表面(9 )，其特征在于在所述超疏水表面(9 )上设有ー个液体容腔(8 )，液体容腔(8 ) ー侧设ー个气体容腔(14 )，气体容腔(14 )通过微通道(12)与液体容腔(8)相连通，所述液体容腔(8)设有液体入口(10)和液体出ロ(11)，液体入ロ( 10)和液体出ロ( 11)分别设在液体容腔相对的两面上，液体入ロ( 10)依次与微量液压表(6)和微量液体泵(7)出ロ通过管系连接，液体出ロ(11)通过管系与水槽(5)相连，微量液体泵(7)入口通过管系与水槽(5)相连；所述气体容腔(14)设有气体入ロ(13 )，气体入口( 13 )依次与微量气压表(3 )和微量气体泵(I)的出口通过管系连接，微量气体泵(I)的入口与大气相通。2.权利要求I所述ー种超疏水表面润湿性调控装置的调...
【专利技术属性】
技术研发人员：张会臣，李小磊，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：
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