一种基于表面电荷直写技术的液滴操控方法

本发明涉及液滴操控，尤其涉及一种基于表面电荷直写技术的液滴操控方法。

背景技术：

1、灵活和精确的液滴操控技术对于生物检测、化学合成、能量收集以及工业生产等领域至关重要，如病毒富集检测、化学反应精确控制、雨滴能量收集发电、3d打印制造和农药高效利用等。

2、现有的液滴操控技术大多采用微通道、仿生结构、功能表面和外部刺激等方式。其中，微通道技术成本高且易堵塞，仿生结构技术的操控灵活性较差，功能表面易受污染而失效且精确度较差，力、光、磁、声、热和ph等外部刺激操控液滴技术需外添加剂易污染液滴且操作复杂。

3、综上所述，降低制造成本、提高液滴操控灵活性和精度在液滴操控技术上有待改进和发展。

技术实现思路

1、针对上述问题，现提供一种基于表面电荷直写技术的液滴操控方法，该方法制造成本低，操控精度高且灵活性，可有效解决现有中存在的不足。

2、具体技术方案如下：

3、一种基于表面电荷直写技术的液滴操控方法，包括如下步骤：

4、s1、装置的安装：在膜的上方和下方分别设置正极针尖电极和负极针尖电极，再在膜的上表面设置导电液滴，将正极针尖电极与高压电源相连，将负极针尖电极接地；

5、s2、液滴的捕捉：控制负极针尖电极在垂直于膜的方向上靠近膜，捕捉导电液滴；

6、s3、液滴的引导：控制负极针尖电极在平行于膜的方向上运动，引导导电液滴定向移动；

7、s4、液滴的释放：引导导电液滴定向移动至目标位置释放导电液滴。

8、本技术方案中采用针尖电极在高压条件下产生电晕放电的方式在膜的表面沉积电荷图形，并通过控制负极针尖电极运动，进而改变膜表面的电荷图形，以此产生静电吸引力来驱动液滴或消除静电吸引力来释放液滴。

9、优选的，步骤s1中还包括如下步骤，

10、s11、膜的预处理：取膜，将膜进行前处理，得到光滑的超疏水薄膜。

11、优选的，前处理方法为：将膜完全浸没在油中，待膜充分浸透后取出，静置一段时间。

12、优选的，膜为多孔绝缘膜，膜孔径为5-15μm，膜厚度为50-150μm。

13、优选的，膜选自但不限于聚丙烯膜、聚四氟乙烯膜、聚偏二氟乙烯膜中的至少一种。

14、优选的，膜放置方式为水平放置、竖直放置或弯曲放置。

15、优选的，针尖电极由导电材料制成。

16、优选的，释放导电液滴方法为：控制负极针尖电极在垂直于膜的方向上远离膜，或关闭高压电源。

17、优选的，高压电源的电压调节范围为5-20kv。

18、上述方案的有益效果是：

19、1)本申请提供的操控方法中通过针尖电极在高压条件下产生电晕放电的方式，在多孔绝缘膜表面沉积电荷形成正、负电荷区域分明的图形，因所沉积的电荷分辨率高，故该方法的控制精度较高并且灵活性较好；

20、2)本申请提供的操控方法中装置、材料简单易得，无外添加剂，降低了液滴操控的制造成本，提高了液滴操控的灵活性，避免了导电液滴的污染；

21、3)本申请提供的操控方法中可配套利用移动装置控制负极针尖电极运动，实现可编程式和非接触式的液滴操控。

技术特征：

1.一种基于表面电荷直写技术的液滴操控方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的液滴操控方法，其特征在于，步骤s1中还包括如下步骤，

3.根据权利要求2所述的液滴操控方法，其特征在于，前处理方法为：将膜完全浸没在油中，待膜充分浸透后取出，静置一段时间。

4.根据权利要求1-3任一项所述的液滴操控方法，其特征在于，膜为多孔绝缘膜，膜孔径为5-15μm，膜厚度为50-150μm。

5.根据权利要求4所述的液滴操控方法，其特征在于，膜选自但不限于聚丙烯膜、聚四氟乙烯膜、聚偏二氟乙烯膜中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的液滴操控方法，其特征在于，膜放置方式为水平放置、竖直放置或弯曲放置。

7.根据权利要求1所述的液滴操控方法，其特征在于，针尖电极由导电材料制成。

8.根据权利要求1所述的液滴操控方法，其特征在于，释放导电液滴方法为：控制负极针尖电极在垂直于膜的方向上远离膜，或关闭高压电源。

9.根据权利要求1所述的液滴操控方法，其特征在于，高压电源的电压调节范围为5-20kv。

技术总结
本发明涉及一种基于表面电荷直写技术的液滴操控方法。本技术方案中采用针尖电极在高压条件下产生电晕放电的方式在膜的表面沉积电荷图形，并通过控制负极针尖电极运动，进而改变膜表面的电荷图形，以此产生静电吸引力来驱动液滴或消除静电吸引力来释放液滴。本申请提供的操控方法中通过针尖电极在高压条件下产生电晕放电的方式，在多孔绝缘膜表面沉积电荷形成正、负电荷区域分明的图形，因所沉积的电荷分辨率高，故该方法的控制精度较高并且灵活性较好。

技术研发人员：郑怀,吴佳瑶,房多魁,周逸凡,高歌,曾吉
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5