[发明专利]定向输运液滴的超疏水磁响应微肋阵列及其制备方法

说明书

本发明公开了一种定向输运液滴的超疏水磁响应微肋阵列及其制备方法。本发明首先利用激光烧蚀技术制备PMMA模板，将PDMS预聚物、固化剂与羰基铁粉混合均匀浇注于模板上，真空脱气处理并对表面羰基铁粉颗粒磁化，刮去模板表面多余的混合溶液；然后浇注纯PDMS预聚物与固化剂混合物，经加热固化后剥离模板，得到磁响应微肋阵列结构表面；最后用激光烧蚀技术对微肋结构表面进行改性，即得超疏水磁响应微肋阵列表面。本发明制备得到的超疏水磁响应微肋阵列，响应速度快，磁响应过程可逆转。本发明制备方法简单，可操作性强，能切实应用于液滴的定向输运，在微流控、生物医药等领域具有广泛的应用价值。

技术领域

本发明属于功能材料制备技术领域，涉及一种定向输运液滴的超疏水磁响应微肋阵列及其制备方法。

背景技术

调控液滴定向输运在微流控、蒸发换热、生物医药、水收集等方面具有广泛的工程应用价值。目前，大量研究主要关注制备静态微纳米结构表面用于调控液滴输运行为。然而由于表面结构的限制，静态微纳米结构表面调控液滴定向输运行为的过程通常不可逆转。

近年来，发展动态响应结构表面调控液滴定向输运成为研究热点。在温度场、电场、光、等外场刺激下，动态响应表面能够改变表面结构形貌，从而改变黏附性、润湿性、光学透射率，调控液滴位置及运动方式。然而，对于目前报道的动态响应结构表面，存在响应速度慢、能耗大、液滴输运距离短等缺点，严重限制了其应用范围。例如，公开号为CN107240475B的中国专利公开了一种定向输运固体微粒的磁性阵列及其制备方法和应用，通过在PVC薄板孔阵列固化磁性粒子与聚合物制备一种磁性阵列，虽然其可以实现非磁性粒子的定向连续输运，但其磁性粒子的最大定向输运距离仅为5.3mm。Liu等(Lin Y,Hu Z,Zhang M,et al.Magnetically Induced Low Adhesive Direction of Nano/MicropillarArrays for Microdroplet Transport.Advanced Functional Materials,2018,28(49):1800163-1800169.)制备了磁响应微米柱阵列结构，磁场作用下微米柱最大弯曲角度仅为59°，结合机械振荡液滴定向输运距离小于4mm。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明定向输运液滴的超疏水磁响应微肋阵列及其制备方法。该方法利用激光烧蚀结合模塑法，制备响应速度快且响应过程可逆转的超疏水磁响应微肋阵列。

本发明采用的技术方案是：

定向输运液滴的超疏水磁响应微肋阵列的制备方法，具体步骤如下：

(1)利用激光烧蚀在模板表面加工矩形凹槽阵列，制备模板；

(2)将聚二甲基硅氧烷(PDMS)预聚物、固化剂与羰基铁粉(CIP)颗粒按15:1:(65～75)的质量比混合均匀后浇注在步骤(1)所制备的模板上，在真空条件下对模板表面溶液进行脱气处理，随后轻轻刮去模板表面多余的混合溶液，使羰基铁粉颗粒仅存在于模板凹槽中；

(3)将经步骤(2)处理过的模板置于永磁铁上磁化，以使其中的羰基铁粉颗粒磁化；

(4)继续在模板表面浇注纯PDMS预聚物与固化剂的混合溶液，真空脱气后将模板置于加热板上加热至60℃～80℃固化；

(5)加热结束后缓慢剥离模板，得到磁响应微肋阵列结构表面；

(6)利用激光烧蚀技术对步骤(5)中获得的磁响应微肋阵列进行表面改性，使其呈疏水性能，所述的激光烧蚀的功率为14～25W，速度为2032mm/s～2540mm/s，烧蚀次数为1～2次。

优选地，步骤(1)中，所述的模板材料为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，所述的激光烧蚀的功率为11～30W，速度为203～254mm/s，烧蚀次数为3～4次。

优选地，步骤(2)中，所述的CIP粒径为3.9～5μm。