一种基于摩擦发电机的自驱动数字微流道制造技术

本发明专利技术公开了一种基于摩擦发电机的自驱动数字微流道，由数字微流道和摩擦发电机组成，其中，数字微流道部分由下支撑材料1、下驱动电极2、电介质层3、下疏水层4、液滴5、上疏水层6、上驱动电极7、上支撑材料8组成；摩擦发电机部分由下摩擦电极9、下摩擦材料10、上摩擦材料11、上摩擦电极12组成。本发明专利技术的基于摩擦发电机的自驱动数字微流道在无需外加电源的情况下，即可完成传统数字微流道的功能，实现了自驱动，无需特殊的压电材料，易于制备、成本低、可批量生产。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于摩擦发电机的自驱动数字微流道，由数字微流道和摩擦发电机组成，其中，数字微流道部分由下支撑材料1、下驱动电极2、电介质层3、下疏水层4、液滴5、上疏水层6、上驱动电极7、上支撑材料8组成；摩擦发电机部分由下摩擦电极9、下摩擦材料10、上摩擦材料11、上摩擦电极12组成。本专利技术的基于摩擦发电机的自驱动数字微流道在无需外加电源的情况下，即可完成传统数字微流道的功能，实现了自驱动，无需特殊的压电材料，易于制备、成本低、可批量生产。【专利说明】一种基于摩擦发电机的自驱动数字微流道
本专利技术涉及微能源与微流道领域，具体涉及一种基于摩擦发电机的自驱动数字微流道。
技术介绍
随着微流道技术的产生与发展，该技术已被应用在越来越多生物、化学实验中。采用微流道技术进行生物、化学实验具有灵敏度高、体积小、节约原料等优点。基于电润湿原理，可以使液体在微流道中进行运动、分离、合并等操作，从而制备出用电信号控制的数字微流道，实现大规模、自动化地生物、化学实验。在传统的数字微流道系统中，必须提供有效的电信号来控制液体在微流道中的运动，使得便携性成为数字微流道系统急需解决的问题。2013年，Kim，C.J.制备出用压电材料直接驱动的数字微流道系统。基于该系统，可以通过人为地对压电材料施加外力使液滴运动、分离、合并。然而，该数字微流道系统需依赖于压电材料来产生电压，成本高、不适于大规模生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种基于摩擦发电机的自驱动数字微流道，无需特殊的压电材料，易于制备、成本低、可批量生产。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为:一种基于摩擦发电机的自驱动数字微流道，由数字微流道和摩擦发电机组成，其中数字微流道部分由下支撑材料1、下驱动电极2、电介质层3、下疏水层4、液滴5、上疏水层6、上驱动电极7、上支撑材料8组成；摩擦发电机部分由下摩擦电极9、下摩擦材料10、上摩擦材料11、上摩擦电极12组成。其中，液滴5位于上疏水层6和下疏水层4之间，下疏水层4下方依次为电介质层3、下驱动电极2和下支撑材料I，上疏水层6上方依次为上驱动电极7和上支撑材料8，上摩擦电极12、下摩擦电极9分别与上驱动电极7、下驱动电极2相连，下摩擦电极9和上摩擦电极12之间为下摩擦材料10和上摩擦材料11。其中，所述下支撑材料I为刚性材料，选自硅、玻璃。其中，所述下驱动电极2为电阻率小于等于ΙπιΩ.cm的金属、合金。其中，所述电介质层3为电阻率大于于等于IG Ω.cm绝缘材料，选自氧化硅、聚对二甲苯。其中，所述下疏水层4、上疏水层6为疏水角大于等于90°的疏水材料，选自特氟龙、硅烷。其中，所述上驱动电极7为导电性好的透明材料，选自铟锡金属氧化物(IndiumTin Oxides,ITO)。其中，所述上支撑材料8为透明刚性材料，选自玻璃。其中，所述上摩擦电极12、下摩擦电极9为导电性好的金属、合金。本专利技术的工作原理为:摩擦发电机在外力的作用下产生电压，并作用在液滴表面，使液滴的疏水角发生变化，从而控制液滴的运动、分离、合并等。摩擦发电机可通过上下摩擦材料间距的变化、接触面积变化等实现电压输出。有益效果:1、本专利技术的基于摩擦发电机的自驱动数字微流道在无需外加电源的情况下，即可完成传统数字微流道的功能，实现了自驱动。2、本专利技术的基于摩擦发电机的自驱动数字微流道无需特殊的压电材料，易于制备、成本低、可批量生产。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术的基于摩擦发电机的自驱动数字微流道的侧视图；图2为本专利技术的下驱动电极与液滴位置分布的俯视图；图3为本专利技术的数字微流道的工作原理图；图4a、b、C、d为本专利技术的摩擦发电机的工作原理图。图中，I为下支撑材料；2为下驱动电极；3为电介质层；4为下疏水层；5为液滴；6为上疏水层；7为上驱动电极；8为上支撑材料；9为下摩擦电极；10为下摩擦材料；11为上摩擦材料；12为上摩擦电极。【具体实施方式】为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细的说明。实施例:如图1至图2所示，本专利技术的基于摩擦发电机的自驱动数字微流道，由数字微流道和摩擦发电机组成，其中数字微流道部分由下支撑材料1、下驱动电极2、电介质层3、下疏水层4、液滴5、上疏水层6、上驱动电极7、上支撑材料8组成；摩擦发电机部分由下摩擦电极9、下摩擦材料10、上摩擦材料11、上摩擦电极12组成。其中，液滴5位于上疏水层6和下疏水层4之间，下疏水层4下方依次为电介质层3、下驱动电极2和下支撑材料1，上疏水层6上方依次为上驱动电极7和上支撑材料8，上摩擦电极12、下摩擦电极9分别与上驱动电极7、下驱动电极2相连，下摩擦电极9和上摩擦电极12之间为下摩擦材料10和上摩擦材料11。其中，下支撑材料I为硅。下驱动电极2为金属铬和金属金。电介质3为氧化硅。下疏水层4、上疏水层6为特氟龙。上驱动电极7为ΙΤ0。上支撑材料8为玻璃。上摩擦电极12、下摩擦电极9为金属铜。上摩擦材料11为铜。下摩擦材料10为聚酰亚胺(Polyimide, PI)。如图3所示，摩擦发电机在外力的作用下产生电压，并作用在液滴表面，使液滴的疏水角发生变化，从而控制液滴的运动、分离、合并等。如图4所示，摩擦发电机可通过两摩擦材料间距的变化(图4 (a)(b)))、接触面积的变化(图4 (c) (d)))实现电压输出。最后应说明的是:显然，上述实施例仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请型的保护范围之中。【权利要求】1.一种基于摩擦发电机的自驱动数字微流道，由数字微流道和摩擦发电机组成，其特征在于:数字微流道部分由下支撑材料(I)、下驱动电极(2)、电介质层(3)、下疏水层(4)、液滴(5)、上疏水层(6)、上驱动电极(7)、上支撑材料(8)组成；摩擦发电机部分由下摩擦电极(9 )、下摩擦材料(10 )、上摩擦材料(11)、上摩擦电极(12 )组成；其中，液滴(5 )位于上疏水层(6)和下疏水层(4)之间，下疏水层(4)下方依次为电介质层(3)、下驱动电极(2)和下支撑材料(1)，上疏水层(6)上方依次为上驱动电极(7)和上支撑材料(8)，上摩擦电极(12)、下摩擦电极(9)分别与上驱动电极(7)、下驱动电极(2)相连，下摩擦电极(9)和上摩擦电极(12 )之间为下摩擦材料(IO )和上摩擦材料(11)。2.如权利要求1所述的基于摩擦发电机的自驱动数字微流道，其特征在于:所述下支撑材料(I)为刚性材料，选自硅或玻璃。3.如权利要求1所述的基于摩擦发电机的自驱动数字微流道，其特征在于:所述下驱动电极(2)为电阻率小于等于ΙπιΩ.cm的金属或合金。4.如权利要求1所述的基于摩擦发电机的自驱动数字微流道，其特征在于:所述电介质层(3)为电阻率大于等于IGQ.cm的绝缘材料，选自氧化硅或聚对二甲苯。5.如权利要求1所述的基于摩擦发电机的自驱动数字微流道，其特征在于:所述下疏水层(4)、上疏水层(6)为疏水角大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张海霞，韩梦迪，张晓升，孟博，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：