[发明专利]一种液滴输运路径可控的柔性薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种液滴输运路径可控的柔性薄膜及其制备方法和应用，属于液滴输运技术领域。本发明以硅胶作为柔性基体，向硅胶中加入一定量的软化剂控制薄膜的柔软程度，将磁铁放在柔性薄膜下面时，由于薄膜为柔性且内含有磁颗粒，施加磁铁后，磁颗粒会携带其周围的聚合物基体沿磁感应线排列，致使原本光滑的表面变为粗糙表面，而距离磁铁较远的表面依然保持光滑。粗糙表面的浸润性较低，光滑表面的浸润性较高。将水滴放在浸润性梯度区域处，水滴会自发从低浸润性区域(粗糙区域)移动到高浸润区域(光滑表面)，从而实现液滴的驱动。本发明提供的柔性薄膜无需产生宏观大变形就能实现液滴沿任意路径传输，实用性更强。

技术领域

本发明涉及液滴输运技术领域，尤其涉及一种液滴输运路径可控的柔性薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

液滴输运在人类生活的诸多方面都有着重要的应用，比如从空气中收集到的液滴需要输运至储水区；冷凝器或芯片表面的热耗散可以通过液滴的输运实现；临床医学中药物的靶向传递等等。这些都与材料表面的微/纳米结构和液滴输运路径的设计密切相关。

在材料表面制备浸润性梯度、形状梯度或各向异性微结构阵列是研究人员设计与制备液滴输运功能表面的首选，但利用传统化学修饰或物理刻蚀方法制备的表面，只能实现液滴的单向输运，且容易引起较大的接触角滞后现象。尽管研究人员通过仿生猪笼草表面制备出多种具有较小接触角滞后的润滑表面，但由于润滑液充满整个表面，使浸润性梯度或各向异性微结构阵列无法实现，致使液滴的输运只能在重力或形状梯度作用下实现。然而，在微流控、生物分析设备等领域对液滴输运路径的可控性具有较高的要求，因此，具有功能可调的智能表面的研究已成为科研人员的关注重点。

磁场因具有无接触、响应快等优点而被广泛应用于操控磁性表面，研究人员通过磁场调控微结构阵列的倾斜或弯曲变形，制备了多种可呈现浸润性梯度或各向异性微结构的表面，用于液滴的可逆输运。例如，Chen等人(Chen,G.；Gao,Y.B.；Li,M.Z.；Ji,B.；Tong,R.；Law,M.K.；Wen,W.J.；Zhou,B.P.Rapid and Flexible Actuation of Droplets via ALow adhesive and Deformable Magnetically Functionalized Membrane.J Mater Sci2018,53(18),13253-13263.)设计了一种周围固定，中间悬空的微米尺度薄膜，施加磁场，磁场正上方的薄膜会被磁铁向下吸引而产生宏观大变形(凹陷)，置于表面的液滴，在重力作用下，会自动滚动至薄膜表面上的最低点，其可输运液滴的最大体积为20μL，但是宏观大变形致使此类薄膜在很多工程中并不适用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液滴输运路径可控的柔性薄膜及其制备方法和应用，本发明提供的薄膜无需产生宏观大变形就能实现液滴沿任意路径传输，实用性更强。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种液滴输运路径可控的柔性薄膜的制备方法，包括以下步骤：

将硅胶对应的主剂、固化剂和磁粉混合，得到含磁颗粒的悬浊液；所述磁粉的质量为硅胶对应的主剂和固化剂总质量的20～140％；

将所述含磁颗粒的悬浊液和硅胶软化剂混合，得到含磁颗粒和软化剂的悬浊液；所述硅胶软化剂的质量为硅胶对应的主剂和固化剂总质量的40％以下；

将所述含磁颗粒和软化剂的悬浊液成膜，固化后得到固体薄膜；

将所述固体薄膜在润滑油中浸泡，取出后得到液滴输运路径可控的柔性薄膜。

优选的，所述浸泡的时间为5～30分钟。

优选的，所述润滑油包括硅油。

优选的，所述磁粉的质量为硅胶对应的主剂和固化剂总质量的80～120％。