[发明专利]基于摩擦纳米发电机的生化液滴反应装置及反应方法

说明书

本发明公开了一种基于摩擦纳米发电机的生化液滴反应装置，包括反应发生部分与发电部分，发电部分包括摩擦发电组件与整流电路，摩擦发电组件包括从上往下依次设置的驱动电极、基板、第一摩擦电极、第一摩擦材料、第二摩擦材料和第二摩擦电极，第一摩擦材料与第二摩擦材料之间具有间隙，第一摩擦电极与第一摩擦材料相连接，第二摩擦电极与第二摩擦材料相连接，驱动电极、第一摩擦电极、第二摩擦电极均与所述整流电路相连接。本发明还公开了一种反应方法。本发明操作灵活；可以防止交叉混合和交叉污染，进行多步反应的可行性；设置载体液滴，使有机溶剂包裹在载体液滴中，可以使有机溶剂随着可移动电极运动；对液滴进行稳定控制，加速融合与反应。

技术领域

本发明涉及微液滴控制技术领域，尤其涉及一种基于摩擦纳米发电机的生化液滴反应装置及反应方法。

背景技术

随着生物化学技术的高速发展，对于其研究设备的改良和优化需求也不断提升。数字微流控的发展为生化反应提供了新的思路，首先得到应用的是连续流微流控设备，待反应试剂从不同的入口通过气泵、阀门等装置泵入数字微流控芯片中，在芯片内汇聚并反应。但是该方法存在一定的缺陷，反应物和副反应物有时会产生固体，堵塞管道，并且容易造成交叉污染。为了解决以上问题，提出了以液滴为封闭的反应空间的方法，但是，对于有机溶剂，介电湿润效应并不能够充分改变表面张力从而驱动液滴，这使得EWOD对于有机溶剂的驱动存在天然的限制。故需要一种载体液滴，可以响应EWOD效应，又可以将待反应的有机溶剂包裹进去。同时，有机反应往往需要很多步骤，所以在使用EWOD效应制作微流控芯片时，需要大量的电极和复杂的控制电路，反应过程越复杂，芯片的制作难度就越大。

摩擦纳米发电机(TENG)的发明为电子设备的简化与微型化带来了新的解决方法，摩擦纳米发电机可以将我们生活中常见的机械能转化为电能，作为电子设备或电力系统的发电机，其高电压低电流的特点很适合EWOD驱动液滴的需要。在这里，TENG可以为各种机电系统提供驱动电源和控制信号，可以作为实现人机交互的桥梁，制成可穿戴的可移动发电机，不仅减少了对于电极的需求，也使得对于液滴的控制更加灵活，摆脱传统微流控芯片一片一用的限制。所以，摩擦纳米发电机在微流控领域具有很大的应用前景。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种基于摩擦纳米发电机的生化液滴反应装置及反应方法。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种基于摩擦纳米发电机的生化液滴反应装置，包括反应发生部分与发电部分，所述发电部分包括摩擦发电组件与整流电路，所述摩擦发电组件包括从上往下依次设置的驱动电极、基板、第一摩擦电极、第一摩擦材料、第二摩擦材料和第二摩擦电极，所述第一摩擦材料与第二摩擦材料之间具有间隙，所述第一摩擦电极与第一摩擦材料相连接，所述第二摩擦电极与第二摩擦材料相连接，所述驱动电极、第一摩擦电极、第二摩擦电极均与所述整流电路相连接。

作为本发明的进一步改进，所述整流电路为桥式整流电路，所述桥式整流电路的第一输入端、第二输入端分别与第一摩擦电极、第二摩擦电极相连接，所述桥式整流电路的第一输出端、第二输出端均与所述驱动电极相连接，所述驱动电极与第一摩擦电极之间连接有第一开关，所述驱动电极与第二摩擦电极之间连接有第二开关。

作为本发明的进一步改进，所述第二摩擦电极上安装有指套。

作为本发明的进一步改进，所述第一摩擦材料与第二摩擦材料相对的接触面分别为第一接触面、第二接触面，所述第一接触面上、第二接触面上均制作有多个凸起。

作为本发明的进一步改进，所述凸起呈四面体。

作为本发明的进一步改进，所述凸起采用光刻技术加工而成。

作为本发明的进一步改进，所述基板为硅板。