[发明专利]一种光热定向操控液滴迁移聚合装置及其使用方法

说明书

本发明提出了一种光热定向操控液滴迁移聚合装置及其使用方法，包括基板，所述基板的中部凹陷形成液池，所述液池内盛有驱动液体，所述液池上方设有光加热器，所述光加热器用于对驱动液体偏心加热并形成蒸气，在基板上环绕液池设置有至少两个迁移平台，所述基板内部设有与迁移平台一一对应的供蒸气流动的气流通道，用于将液池内产生的蒸气送至迁移平台，所述气流通道的直径大小能够供液滴在表面张力作用下停留在气流通道出口上，所述迁移平台以气流通道出口为中心由内至外依次设有超疏水表面和亲水表面。采用本技术方案能够精准的操控小液滴的迁移，稳定性高，且结构紧凑，集成度高，反应迅速。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，特别是涉及一种光热定向操控液滴迁移聚合装置及其使用方法。

背景技术

近年来，基于微流控芯片展开的研究有很多，有关学者针对微流控芯片上液滴的行为进行研究，尤其是利用光来操控液滴的迁移。

Yang等研究出了利用非对称光源形成的梯度光照射用光敏材料修饰过的芯片上的液滴，形成润湿性梯度并诱导液滴运动；Baigl研发了另一种驱动方式，通过使用可见光或紫外光照射含有光敏感剂(AzoTAB)的液滴边缘，使光敏感剂分子结构变化引起Marangoni流动并诱导液滴运动；同时利用同轴光形成表面张力梯度陷阱捕获并驱动液滴。

但是，利用光敏材料通过光化学反应形成界面张力梯度操控液滴存在着试剂易污染、系统稳定性差等缺点。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别提出了一种光热定向操控液滴迁移聚合装置及其使用方法，以提高液滴迁移聚合并发生化学反应的精准度和稳定性。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种光热定向操控液滴迁移聚合装置，包括基板，所述基板的中部凹陷形成液池，所述液池内盛有驱动液体，所述液池上方设有光加热器，所述光加热器用于对驱动液体偏心加热并形成蒸气，在基板上环绕液池设置有至少两个迁移平台，所述基板内部设有与迁移平台一一对应的供蒸气流动的气流通道，用于将液池内产生的蒸气送至迁移平台，所述气流通道的直径大小能够供液滴在表面张力作用下停留在气流通道出口上，所述迁移平台以气流通道出口为中心由内至外依次设有超疏水表面和亲水表面。

光加热器用于通过光热效应为驱动液体提供热量形成蒸气，通过蒸气推动位于气流通道出口处的液滴产生迁移。超疏水表面用于液滴完全离开通道出口，防止液滴粘滞。亲水表面用于液滴的停留并发生化学反应。设有凹陷处能够避免驱动液体流出基板，迁移平台设置在凸起处使液滴向外缘迁移，与蒸汽流动方向一致。偏心加热能够使驱动液体内部产生非均匀温度梯度，形成非对称蒸发，导致气流通道内的非对称蒸气压力，使蒸气聚集最快一端的通道出口处的液滴最先发生迁移，可实现特定液体的精准操控。

上述方案中：所述光加热器为激光加热器。激光加热器的光束相比其他光加热器光热密度更为集中，聚焦光斑较小，可实现局部操控，更能达到偏心加热的效果。

上述方案中：所述激光加热器为红外激光器。红外激光的热效应最大，产生热量最高，产生蒸气的速度更快，使装置反应速率更快。

上述方案中：所述微通道内设有憎水表面。防止水蒸气渗透出气流通道，避免水蒸气的损失。

上述方案中：所述驱动液体为水。水对红外激光的能量吸收性能高，且不会与待操控液滴发生化学反应。

上述方案中：所述红外激光器的聚焦光斑直径为20μm。减小加热范围，使得驱动液体局部受热，对液滴的操控更精准，更灵敏。

上述方案中：所述基板的外周被均匀划分成若干个呈发散状分布的长条形或圆柱形，且每个长条或圆柱上各设置有一个所述迁移平台。能够避免液滴迁移至其他的迁移平台上，影响其他液滴的迁移。

本发明还提供了一种光热定向操控液滴迁移聚合装置的使用方法，

至少包括以下步骤：