[发明专利]一种电润湿微夹持器及小微物体的夹持方法

权利要求书

1.一种电润湿微夹持器，其特征在于：包括夹持器基体、疏水性介电材料层、上电极和下电极，所述夹持器基体开设有上下贯通的流道，所述流道的上部为压力调节孔，所述压力调节孔上连接有气压控制装置，所述流道的下部为吸附面开孔，靠近吸附面开孔的所述夹持器基体底面的内侧形成吸附面，所述吸附面及所述流道内壁的下部均铺设下电极，所述下电极的表面铺设疏水性介电材料层，所述疏水性介电材料层以外的流道内壁铺设有亲水层，所述夹持器基体底面的外侧铺设疏水层，所述流道在铺设亲水层的区域内充满可夹持小微物体的工作液体，所述工作液体的表面能不大于所述亲水层的表面能和施加电势差时的疏水性介电材料层的表面能，且大于所述疏水层表面能和未施加电势差时的疏水性介电材料层表面能，所述上电极从夹持器基体的顶面延伸至工作液体内，且始终与工作液体保持接触，所述上电极和下电极通过导线或电路布线连接有可施加或消除电势差的电润湿电源。

2.根据权利要求1所述的一种电润湿微夹持器，其特征在于：所述工作液体为水、无机水溶液、有机水溶液、植物油、矿物油或液态金属中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种电润湿微夹持器，其特征在于：所述亲水层的材料为环氧树脂、聚乙烯、聚丙烯腈、聚砜或聚乙烯醇中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种电润湿微夹持器，其特征在于：所述疏水层的材料为聚四氟乙烯或聚六氟丙稀，或为纳米表面疏水结构的材料。

5.根据权利要求1所述的一种电润湿微夹持器，其特征在于：所述疏水性介电材料层的材料为聚四氟乙烯或聚六氟丙稀。

6.根据权利要求1所述的一种电润湿微夹持器，其特征在于：在铺设亲水层的所述流道内设置有可存储、缓冲工作液体的蓄液腔。

7.根据权利要求1所述的一种电润湿微夹持器，其特征在于：所述亲水层由上至下设置成多段，多段亲水层的亲水性强度由上至下逐渐增大。

8.根据权利要求7所述的一种电润湿微夹持器，其特征在于：所述吸附面开孔处设置成可使工作液体能平缓流动的圆弧倒角。

9.根据权利要求1所述的一种电润湿微夹持器，其特征在于：所述夹持器基体上设置有延伸至工作液体内的液体隔断装置。

10.根据权利要求9所述的一种电润湿微夹持器，其特征在于：所述液体隔断装置为可使局部工作液体迅速气化的电加热器。

11.根据权利要求1所述的一种电润湿微夹持器，其特征在于：所述微夹持器所夹持的小微物体的尺度范围为0.1微米数量级至厘米数量级。

12.一种如权利要求1至11任一项所述的电润湿微夹持器的小微物体的夹持方法，其特征在于，基于电润湿效应实现对小微物体的夹持和释放，其步骤包括：

(1)利用电润湿电源给所述上电极和下电极之间施加电势差，由于电润湿效应，疏水性介电材料层由疏水性转变为亲水性，所述工作液体浸润此区域，并在所述吸附面开孔处形成突出的液滴；

(2)用此突出的液滴触碰小微物体，粘附力和液体表面张力使得小微物体可跟随微夹持器移动，实现对小微物体的夹持；

(3)利用电润湿电源消除所述上电极和下电极之间的电势差，所述下电极表面铺设的疏水性介电材料层重新由亲水性转变为疏水性，所述工作液体不能浸润此区域而具有离开疏水性介电材料层，回流到所述流道内的亲水层区域；小微物体表面粘附的工作液体和流道中的工作液体断开，吸附面和小微物体之间不再有工作液体，小微物体从吸附面脱落，实现对小微物体的释放。