/聚多巴胺/聚异丙基丙烯酰胺的制备方法及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光热材料的制备方法及其应用。
【背景技术】
[0002]近年来，对于微液滴的可控性操作越来越受到广泛的重视。其在微反应器、生物分析、化学检测、无损失液滴输运等方面都具有较重要的应用价值。目前已有的微液滴操控方式主要有微流体设备，油水乳液体系及在超疏表面进行的液滴操控。其中在微流体设备中，基于微管道的操控是对液滴操控的主要技术，但是却有很多固有的问题，如设备的设计十分复杂，制作难度大，液滴在微管道内污染较为严重等都阻碍了微流体设备的发展。而油水乳液体系由于对单个液滴的不可操控性同样是其避免不了的弊端。近些年来发展起来的超疏材料，由于其特有的低黏附，高水(或油)接触角，使其在液滴操控方面受到关注。如在超疏表面上通过磁场或电场的控制，使液滴定向移动的报道逐渐增多。但是，目前超疏表面操控液滴仍有局限性，如对液滴的远程操作不易实现，还有对于液滴在各个方向的自由移动方面受到限制。因此，对于如何能够通过简单且成本低，无污染的制备方法来实现液滴的可控性操作仍面临着巨大的挑战。
【发明内容】
[0003]本发明是要解决目前超疏表面操控液滴的远程操作不易实现，对于液滴在各个方向的自由移动方面受到限制的技术问题，而提供一种光热材料Fe3O4/聚多巴胺/聚异丙基丙烯酰胺的制备方法及其应用。
[0004]本发明的一种光热材料Fe3O4/聚多巴胺/聚异丙基丙烯酰胺的制备方法是按以下步骤进行的:
[0005]一、制备Fe3O4分散溶液:将Fe 304纳米颗粒在三羟甲基氨基甲烷水溶液中超声1min?60min，得到分散溶液；所述的三羟甲基氨基甲烷水溶液中三羟甲基氨基甲烷的质量与去离子水的体积比为Ig: (0.083L?4.13L);所述的Fe3O4纳米颗粒的质量与三羟甲基氨基甲烷水溶液的体积比为lg: (2L?100L)；
[0006]二、制备Fe3O4/聚多巴胺纳米颗粒:向步骤一得到的分散溶液中加入多巴胺，在搅拌速度为100r/min?900r/min的条件下搅拌1h?36h，得到Fe3O4/聚多巴胺纳米颗粒分散液，用磁铁将Fe3O4/聚多巴胺纳米颗粒吸出来，用去离子水清洗Fe3O4/聚多巴胺纳米颗粒3次?4次，在室温下自然干燥，得到干净的Fe3O4/聚多巴胺纳米颗粒；步骤二中所述的多巴胺与步骤一所述的Fe3O4纳米颗粒的质量比为1: (0.5?100)；
[0007]三、制备Fe3O4/聚多巴胺-溴:将步骤二得到的干净的Fe3O4/聚多巴胺纳米颗粒和三乙胺依次加入到四氢呋喃中，得到混合液I，将混合液I放入冰浴中，然后缓慢将含有溴代异丁酰溴的四氢呋喃溶液加入到冰浴中的混合液I中，在冰浴和搅拌速度为10r/min?900r/min的条件下搅拌Ih?5h，然后在温度为18°C?25°C和搅拌速度为10r/min?900r/min的条件下搅拌1h?36h，得到Fe3O4/聚多巴胺-溴分散液，用磁铁将Fe3O4/聚多巴胺-溴吸出来，分别用乙醇和去离子水各清洗2次，在室温下自然干燥，得到干净的Fe3O4/聚多巴胺-溴；步骤三中所述的三乙胺的体积与步骤二所述的干净的Fe3O4/聚多巴胺纳米颗粒的质量比为ImL: (0.025g?0.25g);步骤三中所述的四氢呋喃的体积与步骤二所述的干净的Fe3O4/聚多巴胺纳米颗粒的质量比为ImL: (0.0025g?0.025g);步骤三中所述的含有溴代异丁酰溴的四氢呋喃溶液含有溴代异丁酰溴的四氢呋喃溶液中溴代异丁酰溴的体积与步骤二所述的干净的Fe3O4/聚多巴胺纳米颗粒的质量比为ImL: (0.0lg?0.28g);步骤三中所述的含有溴代异丁酰溴的四氢呋喃溶液的体积与步骤二所述的干净的Fe3O4/聚多巴胺纳米颗粒的质量比为ImL: (0.005g?0.05g);步骤三的整个过程都是在惰性气体的保护下完成；
[0008]四、制备Fe3O4/聚多巴胺/聚异丙基丙烯酰胺:将异丙基丙烯酰胺单体、去离子水和步骤三得到的干净的Fe3O4/聚多巴胺-溴依次加入到无水乙醇中，在温度为18°C?25°C和搅拌速度为100r/min?900r/min的条件下搅拌1min?60min，得到混合液II ;将溴化铜、联吡啶、抗坏血酸和去离子水依次加入到无水乙醇中，在温度为18°C?25°C和搅拌速度为100r/min?900r/min的条件下搅拌10?60min，得到混合液III ;将混合液II倒入混合液III，在温度为18°C?25°C和搅拌速度为100r/min?900r/min的条件下搅拌1h?36h，得到Fe3O4/聚多巴胺/聚异丙基丙烯酰胺的分散液，用磁铁将Fe3O4/聚多巴胺/聚异丙基丙烯酰胺吸出来，分别用乙醇和去离子水各清洗2次，在室温下自然干燥，得到干净的Fe3O4/聚多巴胺/聚异丙基丙烯酰胺；步骤四所述的异丙基丙烯酰胺单体与步骤三得到的干净的Fe3O4/聚多巴胺-溴的质量比为1: (0.05?0.5);步骤四所述的混合液II中去离子水的体积与步骤三得到的干净的Fe3O4/聚多巴胺-溴的质量比为ImL: (0.0125g?0.125g);步骤四所述的混合液II中无水乙醇的体积与步骤三得到的干净的Fe3O4/聚多巴胺-溴的质量比为ImL: (0.003g?0.03g);步骤四所述的溴化铜与步骤三得到的干净的Fe3O4/聚多巴胺-溴的质量比为1: (22.73?227.27);步骤四所述的联吡啶与步骤三得到的干净的Fe3O4/聚多巴胺-溴的质量比为1: (3.33?33.33);步骤四所述的抗坏血酸与步骤三得到的干净的Fe3O4/聚多巴胺-溴的质量比为1: (2.94?29.41);步骤四所述的混合液III中去离子水的体积与步骤三得到的干净的Fe3O4/聚多巴胺-溴的质量比为ImL: (0.0125g?0.125g);步骤四所述的混合液III中无水乙醇的体积与步骤三得到的干净的Fe3O4/聚多巴胺-溴的质量比为ImL: (0.003g?0.03g);步骤四的整个过程都是在惰性气体的保护下完成。
[0009]一种光热材料Fe3O4/聚多巴胺/聚异丙基丙烯酰胺的应用，光热材料Fe3O4/聚多巴胺/聚异丙基丙烯酰胺作为超疏材料包裹在有机液滴的表面，在激光的照射下可以操控有机液滴。
[0010]本发明的光热材料Fe3O4/聚多巴胺/聚异丙基丙烯酰胺的应用时的原理:
[0011]本发明制备的光热材料Fe3O4/聚多巴胺/聚异丙基丙烯酰胺具有光热特性，吸收近红外光后，在局部产生很高的热量，使得温度达到有机液滴的沸点以上，因此在包裹的有机液滴内产生气体；另外，由于高分子聚合物聚异丙基丙烯酰胺具有温度响应特性，且本身是水凝胶状态，当温度升高至33°C以上时，由于分子链由原来的伸展态转变为收缩态，同时也会将水凝胶内部的气体挤出，因此加快了有机液滴内气体的产生，这些气体汇集在有机液滴的顶端，当积累到一定程度使气泡产生的浮力大于有机液滴本身的重力后，大约15min后有机液滴开始随着激光的运动而向上输运。
[0012]本发明的优点:
[0013]一、本发明的光热材料Fe3O4/聚多巴胺/聚异丙基丙烯酰胺应用于水下有机液滴的可控性操作，包裹在液滴表面，在近红外激光照射液滴表面后，可以控制有机液滴使其在水中悬停在某个固定位置5s ;当有机液滴在随着近红外激光向水上运动的过程中，关掉近红外激光，使液滴重新掉落回水下；另外，还可以使有机液滴实现从水下至液面处无损失输运3次，同时还可以使有机液滴从水下输运至液面处稳定60s?180s，此时可以对有机液滴内的试剂进行抽出与注入操作，由此来分析和更改有机液滴内的成分；
[0014]二、利用本发明制备的光热材料Fe3O4/聚多巴胺/聚异丙基丙烯酰胺可以使有机液滴在水