专利名称：一种电润湿性电极的制备方法
技术领域：
本发明涉及分析测试领域，特别涉及一种用于便捷式微流分析装置中的电润湿电极的制备方法。
背景技术：
基于微流体的生物分析装置，具有特异性强和敏感性高的优点，因而越越受到人们的欢迎。目前，用于临床疾病诊断的微流体存在结构复杂、价格昂贵等缺点，不宜移动，因而不适合农场等一些需要实地检测的地点使用。微流体内液体的流动需要特殊的装置驱动，通常是采用外源性泵(如微量注射泵、蠕动泵和或气动泵)为其提供动力。由于使用了泵，检测设备的体积大大增加。因此，科研人员一直在从事无泵型微流体的设计与研制。采用电渗驱动是解决问题的一个方法。然而，电渗流要求的电压非常高，因此，这种方法在便携式、低成本的移动检测设中的已经很少采用。在微流体中使用毛细管流具有很多优点，其中最突出的是在无泵的情况下液体能够流动，非常有利于系统的简化和微型化。这也是测向流分析方法能够被广泛应用于检测、诊断的重要原因。毛细管流体在微流体装置中流动受几个因素影响，包括管道的设计、液体粘度和固液接触角。通常分析过程中使用的液体是亲水性的，而用于制作微流体装置的多聚物材料是疏水性，如何应用表面修饰技术降低两者的接触角是本领域的研究热点之一。表面被涂是最常用的获得亲水性的方法，例如，在聚氯乙烯表面涂上醋酸纤维素，能增加毛细管流动。此外，增强通道中部分区域的疏水性，能够减慢液体的流动，达到增加孵育(如抗原与抗体的结合)时间。目前，增加通道表面疏水性已经被用于微流体通道内的样品混合。介质上电润湿(EWOD)是一种特殊的现象，疏水性介质的极性在加电压时会被改变。聚四氟乙烯是一种疏水性介质，当加电时，能够改变极性，转化为亲水性，表现为接触角变小。液体在毛细管内流动，除受自身的性质影响外，还受管道内表面的接触角的影响。所以管道中的疏水性聚四氟乙烯门可以阻断毛细管内液体的流动。如果聚四氟乙烯被转化为亲水性，毛细管液体恢复流动。因此，在不需要移动性部件的情况下，这种电润湿性聚四氟乙烯可以做成电控性的阀。有学者已经研究表明，利用电润湿现象可以制作成阀门，用于控制毛细虹吸驱动的液体。试验中，当玻璃上的弹性聚二甲基硅氧烷被诱导成亲水性时，毛细管内液体才能流动。然而，这种表面修饰不适合制备成商用材料。据此，本发明公开一种电湿阀及制备的方法。与弹性聚二甲基硅氧相比，本方法具有制备容易、低成本、高效益的特点，能保持很长时间的亲水性。
发明内容
解决的技术问题本发明的目的是制备适合于微流体装置上使用的电润湿性电极，加载电压后，电极的极性由疏水转为亲水，达到控制微流体内液体的流动与阻断。技术方案一种电润湿性电极的制备方法，步骤为1).装载导电银墨水，用打印机在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜上打印出银电极；2).打印后10 90分钟，将印制电极烧结，温度120 200°C，时间3min 30min ；3).用紫外/臭氧处理20 40mW/cm2,时间3 lOmin，然后双蒸水清洗，氮气干燥；4).将步骤3所得电极置于I 3mM1H, 1H, 2H, 2H-全氟癸硫醇的乙醇溶液，振荡，I. 5 5小时，取出，乙醇清洗，氮气干燥后得电润湿性电极。有益效果现有的微流体装置通常采用机械性阀门，体积较大，携带困难，不便于实地检测。本发明制备的电润湿电极，具有制作方便、成本低、保持亲水性时间长的特点，可用于制作微流体装置中的电控阀门，对于便捷式微流体分析方法的推广使用有积极作用。
图I为打印于PET膜上的银电极；图2为利用本发明制得的电极制备电控阀示意图，图中A为微流体内毛细管流，B为普通银电极，C为电润湿性电极。
具体实施例方式采用测量接触角来评价本发明制备的电润湿性电极的性能。电极的接触角在测角仪上检测电极与纯水的接触角。电润湿下的电极接触角采用的液体是3 ii L IM KCl溶液，在KCl液滴中放置直径25 um金线，加载4V电压，测量接触角与时间的变化关系。以下具体实施方式
不以任何形式限制本发明的技术方案，凡是采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案均落在本发明的保护范围。实施例I米用HP Photosmart C-4580喷墨打印机,去除墨盒中的墨水,清洗干净,干燥。导电银墨水((Sigma-Aldrich Corp. , St. Louis, MO, USA)装进墨盒。采用 AutoCAD 软件设计电极，并打印。在打印前，用70% wt的乙醇喷雾到PET (3M，St. Paul，MN，USA)膜上，然后用双蒸水清洗，氮气干燥。采用高质量(1200Dpi)打印,得到银电极,如图I所示。实施例2I)将实施例I所打印电极IOmin后，将印制电极烧结，温度190°C，时间3min ；2)用紫外/臭氧处理20mW/cm2，时间5min。然后双蒸水清洗，氮气干燥；3)将电极置于3mM 1H, 1H, 2H, 2H_全氟癸硫醇的乙醇溶液，振荡4h，取出，乙醇清
洗。氮气干燥。所获电极对于纯水的接触角为140°。对KCl的接触角为106°，加载4V电压，15s后，接触角为28°，60s后，接触角为22°。实施例3I)将实施例I所打印电极15min后，将印制电极烧结，温度175°C，时间5min ；2)用紫外/臭氧处理28mW/cm2，时间6min。然后双蒸水清洗，氮气干燥；3)将电极置于2mM 1H, 1H, 2H, 2H_全氟癸硫醇的乙醇溶液，振荡3h，取出，乙醇清
洗。氮气干燥。所获电极对于纯水的接触角为148°。对KCl的接触角为112°，加载4V电压，15s后，接触角为29°，60s后,接触角为23°。实施例4I)将实施例I所打印电极90min后，将印制电极烧结，温度150°C，时间30 ；2)用紫外/臭氧处理40mW/cm2，时间lOmin。然后双蒸水清洗，氮气干燥；3)将电极置于2mM 1H, 1H, 2H, 2H_全氟癸硫醇的乙醇溶液，振荡I. 5h，取出，乙醇
清洗。氮气干燥。所获电极对于纯水的接触角为142°。对KCl的接触角为108°，加载4V电压，15s后，接触角为26°，60s后，接触角为21°。实施例5I)将实施例I所打印电极75min后，将印制电极烧结，温度160°C，时间20 ；2)用紫外/臭氧处理28mW/cm2，时间4min。然后双蒸水清洗，氮气干燥；3)将电极置于4mM 1H, 1H, 2H, 2H_全氟癸硫醇的乙醇溶液，振荡此，取出，乙醇清
洗。氮气干燥。所获电极对于纯水的接触角为139°。对KCl的接触角为105°，加载4V电压，15s后，接触角为27°，60s后，接触角为25°。实施例6I)将实施例I所打印电极30min后，将印制电极烧结，温度120°C，时间5 ；2)用紫外/臭氧处理28mW/cm2，时间7min。然后双蒸水清洗，氮气干燥；3)将电极置于2. 5mM 1H, 1H, 2H, 2H_全氟癸硫醇的乙醇溶液，振荡5h，取出，乙醇
清洗。氮气干燥。所获电极对于纯水的接触角为145°。对KCl的接触角为111°，加载4V电压，15s后，接触角为26°，60s后，接触角为22°。实施例II)将实施例I所打印电极60min后，将印制电极烧结，温度130°C，时间10 ；2)用紫外/臭氧处理20mW/cm2，时间3min。然后双蒸水清洗，氮气干燥；3)将电极置于I. 5mM 1H, 1H, 2H, 2H_全氟癸硫醇的乙醇溶液，振荡3h，取出，乙醇
清洗。氮气干燥。所获电极对于纯水的接触角为150°。对KCl的接触角为115°，加载4V电压，15s后，接触角为29°，60s后,接触角为23°。应用所得电极制备电控阀，用于微流体分析装置，通过改变电压，实现毛细管的流动和阻断。如图2所示。微流体装置有两个银电极，左侧(上层)为普通银电极，呈亲水性，右侧(下层)为本发明所制备的电润湿性电极。未加载电压时，毛细管内液体阻断。当加载4V电压时，微流体管道内液体流动通畅。
权利要求
1.一种电润湿性电极的制备方法，其特征在于步骤为1).装载导电银墨水，用打印机在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜上打印出银电极；2).打印后10 90分钟，将印制电极烧结，温度120 200°C，时间3min 30min ；3).用紫外/臭氧处理20 40mW/cm2,时间3 lOmin，然后双蒸水清洗，氮气干燥；4).将步骤3所得电极置于I 3mM1H,1H, 2H, 2H-全氟癸硫醇的乙醇溶液，振荡，I. 5 5小时，取出，乙醇清洗，氮气干燥后得电润湿性电极。
全文摘要
一种电润湿性电极的制备方法，步骤为1).装载导电银墨水，用打印机在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜上打印出银电极；2).打印后，将印制电极烧结，温度120～200℃，时间3min～30min；3).用紫外/臭氧处理20～40mW/cm2，时间3～10min，然后双蒸水清洗，氮气干燥；4).将步骤3所得电极置于1～3mM 1H,1H,2H,2H-全氟癸硫醇的乙醇溶液，振荡，1.5～5小时，取出，乙醇清洗，氮气干燥后得电润湿性电极。本发明制备的电润湿电极，具有制作方便、成本低、保持亲水性时间长的特点，可用于制作微流体装置中的电控阀门，对于便捷式微流体分析方法的推广使用有积极作用。
文档编号G01N27/327GK102980930SQ201210548719
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月17日 优先权日2012年12月17日
发明者颜辉, 江明珠, 贾俊强, 吴琼英 申请人:江苏科技大学