一种毛笔式导液浸润装置的制作方法

文档序号:14904360发布日期:2018-07-10 21:35

本发明涉及微量液体浸润装置领域,具体地,涉及一种毛笔式导液浸润装置。



背景技术:

功能有机、无机相材料制备的微米线等一维图形,已广泛应用于通用领域集成光电器件、生物传感器和生物检测。这些检测设备性能很大程度上依赖于图案化的功能材料。受传统中国画中毛笔墨水转移控制的启发,各种功能的液相材料,如量子点、小分子、聚合物和纳米颗粒的悬浮液,可以直接写在基底上,且能使物理化学性质保存完好。因此,这种仿生直写技术,在制备功能化的微图案,以及集成的功能器件方面有着重要的意义。

然而,传统的毛笔有着诸多缺陷:(1)毛笔是蘸墨水后写、画,它是不能无限度的绘制线条的,而且不管是蘸了多少墨汁,它画的线条都是开始浓,越到后来越淡,导致制备出的膜层开始厚,后来薄,不能满足实际应用的要求。(2)传统的毛笔难以绘制出<1mm宽的膜,难以满足微图案和集成功能器件方面的需求。



技术实现要素:

为解决上述问题,本发明提供了一种可用于大面积制备重复性好、厚度均匀、粗细均匀的超细超薄膜层的传统毛笔式导液浸润装置。

因为毛笔头有很好的携带液体、并能把液体逐渐输送到最尖部能力,本发明利用这一特性,制作了一种将一个微量液体导管裹在一整束平齐的毛中间。导液管的头部距离整束整齐的毛尖4-7mm,并在导液管两侧固定2-8根长于导液管头部5-9mm(长于整束毛笔1-2mm)的纤维毛,微量液体导管连接自动供液装置。这样新的毛笔式导液浸润装置就可以无限长度的绘制出微米级宽、纳米级厚的膜来。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现:

本发明的毛笔式导液浸润装置,包括一微量液体导管3,其中,所述微量液体导管3一端头部的外周包裹一束平齐笔毛2,在所述平齐笔毛2最内侧沿微量液体导管外周等间距设置若干突出笔毛1;其中,所述平齐笔毛2的毛尖到微量液体导管头部的垂直距离为4-7mm,所述突出笔毛1的毛尖到平齐笔毛2的毛尖的垂直距离为1-2mm。

根据本发明所述的装置,其中优选地,沿微量液体导管外周等间距设置设置2-8根突出笔毛1,进一步优选地,设置2根突出笔毛1。

根据本发明所述的装置,其中优选地,所述平齐笔毛2的毛尖到微量液体导管头部的垂直距离为5mm,所述突出笔毛1的毛尖到平齐笔毛2的毛尖的垂直距离为1mm。

根据本发明所述的装置,其中,所述突出笔毛1与突出笔毛2均可以是聚合物毛、金属毛、狼毫毛、石獾毛和兔毛中一种或几种。

根据本发明所述的装置,其中,所述突出笔毛1为尖毛。所述尖毛指前端带尖,有一定锥度的纤维毛针。相对于无尖的人造纤维毛,本发明所述尖毛为细长的圆柱体,或者尖端直径大于5μm。对于无尖的毛针,毛与毛之间不能持有液体,不能作为突出笔毛使用,但可以作为平齐毛使用。

本发明目的包括绘制超细膜层,对于细毛而言,如果能保证弹性优良,自然是越细越好,现有的毛笔如石獾毛、狼毫毛等由于有适当的粗细和弹性也可以作为笔毛使用,但是粗细(笔毛毛体的直径,即除尖端以外部分的直径)有上限≤100μm,过于粗的毛不容易绘制出细膜和薄膜,优选范围20-100μm,进一步优选40-80μm。

根据本发明所述的装置,其中,所述微量液体导管3的另一端与自动供液装置相连。所述微量液体导管的直径为0.1-1mm,优选为0.5mm,实际应用中,通常使用0.1-10μl/min的速度供液,要求导管直径不能过大。

进一步地,本发明在整束平齐笔毛最外侧的进液端处还可以设置一个用于固定的供液套管,所述供液套管优选可以使用热塑管。在实际使用中,笔毛可以固定在微量液体导管后,将其插入供液套管,供液套管加热收缩将微量液体导管和纤维毛针的根部固定住。

本发明的有益效果如下:

本发明创新性地采用一种通过传统毛笔的中间夹裹一根导液管和少量长于整束毛笔头1-2mm的纤维尖毛的装置。(1)将装置连接于微量液体供液仪后,解决了毛笔需要蘸液的问题,可以对装置进行持续不断的供液。(2)改造后的毛笔头疏导液体浸润装置,能够通过输液管实现微量液体在“最少只有两根纤维毛的画笔整体上不断均匀的疏导浸润液体”。因为毛笔头能非常好的携带和浸润液体,所以它能够根据长于它的突出笔毛液体的消耗量、均匀度供给它们液体。同时毛笔头有很高的弹性含液能力,所以即使自动供液系统的供液量与尖部的两根毛的消耗量有误差(只要误差不很大),因为毛笔头的弹性含液能力也会很好的抵消它。在实施过程中,根据膜层的要求,调整尖端毛尖的接触角和供液量,即可制作理想薄膜。在这个设计中,由于毛笔头能承受少量的液体供应量的变化,所以它能主动调节微量供液过程中少量误差,始终让膜层保持一致。(3)少量长度突出笔毛(如2根、4根毛、8根毛)使装置能在平面上绘制出任意长度微米级宽、纳米级厚的超细超薄膜膜层。该发明方法原理简单,容易实现,可以有效解决微量液体供应体系的微量液体的浸润问题。对于大面积制备重复性好、高质量超细超薄膜层的实验研究和制作具有重要的意义。

附图说明

图1为本发明实施例中的毛笔式导液浸润装置结构示意图。

图2为本发明实施例1所制备的11.61μm宽薄膜的光学显微镜图(目镜10X,物镜10X)。

图3为本发明实施例2所制备的29.45μm宽薄膜的光学显微镜图(目镜10X,物镜10X)。

图4为本发明实施例3所制备的101.91μm宽薄膜的光学显微镜图(目镜10X,物镜5X)。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明技术方案予以进一步的说明。

实施例1

参照图1将一个微量液体导管(3)包裹在一整束平齐的毛(2)中间,导液管的头部距离整束整齐毛尖5mm,并在导液管两侧固定2根长于导液管头部6mm(长于整束毛笔1mm)的兔毛(1),微量液体导管连接自动供液装置。在微量液体供液仪中注入一定浓度墨汁,在供液速度为1μL/min,突出2根毛尖端与基底接触,角度为80°的条件下,绘制出宽度为11.61μm,厚度<100nm的超细超薄膜层,其光学显微镜图见图2。

实施例2

将一个微量液体导管裹在一整束平齐的毛中间,导液管的头部距离整束整齐毛尖3mm,并在导液管两侧固定4根长于导液管头部4mm(长于整束毛笔1mm)的石獾毛,微量液体导管连接自动供液装置。在微量液体供液仪中注入一定浓度墨汁,在供液速度为1μL/min,突出4根毛尖端与基底接触,角度为80°的条件下,绘制出宽度为29.45μm,厚度<100nm的超细超薄膜层,其光学显微镜图见图3。

实施例3

将一个微量液体导管裹在一整束平齐的毛中间,导液管的头部距离整束整齐毛尖7mm,并在导液管两侧固定4根长于导液管头部9mm(长于整束毛笔2mm)的聚合物毛,微量液体导管连接自动供液装置。在微量液体供液仪中注入一定浓度墨汁,在供液速度为1μL/min,突出8根毛尖端与基底接触,角度为80°的条件下,绘制出宽度为101.91μm,厚度<100nm的超细超薄膜层,其光学显微镜图见图4。

当然,本发明还可以有多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员可根据本发明的公开做出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

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