[发明专利]一种可控制微通道内液滴运动路径的方法

说明书

本发明公开了一种可控制微通道内液滴运动轨迹的方法。通过在T型微通道颈部设置障碍物，利用不同障碍物材料的疏水性，生成均匀且运动可控的液滴。在制备障碍物时，选用梯形块状物，梯形块的表面润湿性可调节；微通道壁面保持疏水性，使液滴在运动时不会发生滞留和质量的损失。在制备液滴时，选用合适的连续相和分散相流量，使分散相进入主通道时受到梯形块的作用。对微通道壁面清洗并采用超疏液材料通过涂覆的方式改变为超疏液表面，对障碍物表面涂覆疏液/超疏液材料使得其改变为疏液/超疏液表面，利用微通道壁面和障碍物表面润湿性的不同来调控液滴的运动路径。

技术领域

本发明涉及液滴行为控制领域，尤其是设计T型微通道内的液滴控制方法。

背景技术

液滴的行为控制在如今的工程应用中受到越来越多的关注与研究，如在生物医学领域，可用于DNA分析和药物输送，在化工领域的分子筛选等技术应用。目前液滴的行为控制方法主要有通过外加电磁场来控制液滴，改变介质材料的电润湿性来控制液滴，以及改变液滴运动壁面的属性来达到控制液滴的目的。

目前的液滴控制方法多为使用电磁场来控制特殊液滴的运动，通过改变电压来改变介质材料的电润湿性，以及通过改变壁面的润湿性来控制液滴的运动过程。在发明专利CN 10102051 A中提出“利用磁性液滴的微通道流体驱动方法”，该磁性液滴控制装置仅适用于磁流体，无法满足一般流体的需求；在专利CN 2588090 A中涉及“一种低压的基于表面张力的微液滴控制器件”，该微液滴控制器件主要针对于微流体的控制，且控制条件比较复杂；在发明专利CN 106053869中提出“一种基于壁面润湿性调控液滴无质量损失的导引方法”，该方法并不适用于微通道中液滴的控制。

现有技术中的专利给液滴的行为控制提供了许多有意义的方法，但也有诸多不足:

(1).液滴的调控过程过于复杂，技术上难以实现；

(2).受控液滴的性质较为特殊，不具一般性；

(3).液滴的导引方法不适用于微通道中的液滴。

发明内容

本发明的思路：通过提出在T型微通道颈部设置障碍物，利用不同障碍物材料的疏水性，生成均匀且运动可控的液滴。在制备障碍物时，选用梯形块状物，梯形块的表面润湿性可调节；微通道壁面保持疏水性，可降低轨道的表面能，使液滴在运动时不会发生滞留和质量的损失。在制备液滴时，选用合适的连续相和分散相流量，使分散相进入主通道时受到梯形块的作用。对微通道壁面清洗并采用超疏液材料通过涂覆的方式改变为超疏液表面，对障碍物表面涂覆疏液/超疏液材料使得其改变为疏液/超疏液表面，利用微通道壁面和障碍物表面润湿性的不同来调控液滴的运动路径。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可控制微通道内液滴运动路径的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：利用酒精对T型微通道壁面和梯形障碍物进行表面清洗处理，处理后表面应尽量光滑；

步骤2：对T型微通道壁面进行超疏水处理，将超疏液材料涂覆在微通道壁面上使其变为超疏水壁面，处理后壁面相对粗糙度应较小；

步骤3：在需要制备沿微通道上壁面运动的液滴时，对梯形障碍物表面进行疏水处理，将疏液材料涂覆在梯形块的表面使其变为疏水壁面，梯形块表面润湿性应大于微通道壁面润湿性；

步骤4：在需要制备沿微通道下壁面运动的液滴时，对梯形障碍物表面进行超疏水处理，将超疏液材料涂覆在梯形块的表面使其变为超疏水壁面，梯形块表面润湿性应不大于微通道壁面润湿性；

步骤5：在T型微通道连续相进口与分散相进口分别通入两种流体，流体毛细数应保持在0.009左右，连续相进口体积流量与分散相进口体积流量比应不小于10。

本发明提出的一种可控制微通道内液滴运动轨迹的方法，与现有技术相比，具有以下特点：