通过调控电荷分布精确操控液体的柔性膜制备方法及应用

本发明涉及微流控，特别是涉及通过调控电荷分布精确操控液体的柔性膜制备方法及应用。

背景技术：

1、液体可控输运是微流控、水收集、冷凝换热、3d打印等领域所需的基础性技术，并广泛应用于航空航天、核电能源和生物医药等领域。常见的电润湿可高精度且灵活的操纵液体，但通常需要复杂的电极阵列和电路控制。最近，研究者提出了一种通过摩擦电润湿操纵液体的方法，但需要通过去除静电和高压充电的方式保证表面电荷分布均匀，前置工作较为复杂，且使用过后需再次去除静电或高压充电方能再次工作，液体操控的可持续性不足。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供通过调控电荷分布精确操控液体的柔性膜制备方法及应用，解决电荷的液滴调控前置工作复杂和不可持续的局限等问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了通过调控电荷分布精确操控液体的柔性膜制备方法，步骤如下：

3、s1、使用丙酮、去离子水和无水乙醇依次清洗基底表面，清洗后烘干备用；

4、s2、将聚合物单体加入二甲苯中，135～155℃下搅拌1～1.5h，得到聚合物单体溶液；

5、s3、将s2中的聚合物单体溶液倒在s1中清洗后的基底表面，冷却至15-30℃结晶，得到具有多孔结构的膜；

6、s4、将s3中具有多孔结构的膜放入助剂中浸泡15-45min，取出后放在倾斜度为20-40°的倾斜平面上，静置5-10min后得到目标产品柔性膜。

7、优选的，s1中，基底为具有强电负性的板材或卷材；

8、基底为聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚氟乙烯、聚全氟乙丙烯中的一种或多种。

9、优选的，s2中，聚合物单体为聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚乙烯、聚苯醚和聚氯乙烯料中的一种或多种。

10、优选的，s4中，助剂为10～100cps粘度的硅油、二甲基硅油、甘油、液体石蜡、硬脂酸正丁酯、苯甲基硅油、乙甲基硅油中的一种或多种。

11、上述制备方法制备得到的柔性膜。

12、上述柔性膜的应用：该柔性膜应用于微流控芯片和化学分析，应用时柔性膜与摩擦棒搭配使用实现液体调控。

13、优选的，在使用丙酮、去离子水和无水乙醇依次清洗后的金属棒上缠绕绝缘材料，使用绝缘胶带包裹严实后得到摩擦棒。

14、优选的，绝缘材料为丁晴橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶、硅橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶中的一种或多种。

15、优选的，金属棒的材质为铜、铁、银、碳、铂和金中的一种或多种。

16、因此，本发明采用上述步骤的通过调控电荷分布精确操控液体的柔性膜制备方法及应用，其有益效果为：

17、1、本发明制备的基于不对称电荷调控液滴的柔性膜，可以有效地避免油的损失，具有良好的柔性，扩大了应用范围；

18、2、本发明制备的摩擦棒在非接触式调控液体的同时也在不断补充电荷，使其表面一直处于满电状态，是一种可重复性使用、可编程控制的摩擦电调控平台；

19、3、本发明中所用材料均为工业级材料，获取方式容易，成本低廉，所用的制备方法为滴涂法，操作工艺简单易行，可以大规模、大批量制备；

20、4、本发明利用柔性膜和摩擦棒共同配合来实现可持续性和稳定的液体调控，即使表面初始电荷分布不均匀，也可以实现高效、精确和可持续的液体操纵。

21、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.通过调控电荷分布精确操控液体的柔性膜制备方法，其特征在于：步骤如下：

2.根据权利要求1所述的通过调控电荷分布精确操控液体的柔性膜制备方法，其特征在于：s1中，基底为具有强电负性的板材或卷材；

3.根据权利要求1所述的通过调控电荷分布精确操控液体的柔性膜制备方法，其特征在于：s2中，聚合物单体为聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚乙烯、聚苯醚和聚氯乙烯料中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的通过调控电荷分布精确操控液体的柔性膜制备方法，其特征在于：s4中，助剂为10～100cps粘度的硅油、二甲基硅油、甘油、液体石蜡、硬脂酸正丁酯、苯甲基硅油、乙甲基硅油中的一种或多种。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法制备得到的柔性膜。

6.根据权利要求5所述的柔性膜的应用，其特征在于：该柔性膜应用于微流控芯片和化学分析，应用时柔性膜与摩擦棒搭配使用实现液体调控。

技术总结
本发明公开了通过调控电荷分布精确操控液体的柔性膜制备方法及应用，涉及微流控技术领域；清洗基底表面后烘干备用；将聚合物单体加入二甲苯中得到聚合物单体溶液；将聚合物单体溶液倒在清洗后的基底表面，冷却至15‑30℃结晶，得到具有多孔结构的膜；将具有多孔结构的膜放入助剂中浸泡15‑45min，取出后放在倾斜平面上，静置5‑10min后得到目标产品柔性膜。本发明采用上述步骤，利用所制备的柔性膜和摩擦棒共同配合来实现持续和稳定的液体调控，即使表面初始电荷分布不均匀，也可以实现高效、精确和可持续的液体运动行为，包括输运和分割的控制。

技术研发人员：冯诗乐,薛钧丞
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29