一种通过控制超疏水金属基体温度实现液滴无损转移的方法

摘要

本发明公开了一种通过控制超疏水金属基体温度实现液滴无损转移的方法，该方法预先制备两片超疏水金属基体，一片在室温下水平放置用于托起1～20μL液滴，将另一超疏水金属基体加热至30～90℃，并在该片超疏水金属基体接触液滴前保持其温度高于30℃，将加热的超疏水金属基体由竖直方向缓慢向液滴移动，用其超疏水表面轻触液滴，缓慢抬起加热的超疏水基体，液滴此时粘附在其表面完成抓取动作，实现水滴转移。本发明的方法设备简单，易操作，且安全性、稳定性和适应性好，可实现液滴无损转移操作。

说明书

技术领域

本发明涉及液滴无损转移的方法，具体涉及一种通过控制超疏水金属基体温度实现液滴无损转移的方法。

背景技术

微液滴的无损转移技术是微流体控制领域的焦点问题之一，在生物医学检测、微量药物抓取及释放、微流体操纵等方面都有重要的实际应用价值。

目前针对微液滴的无损转移技术分为原位控制法和非原位控制法。原位控制法是指在外界驱动(如温度、电场、磁场、变形等)的作用下直接改变执行装置自身对液体的粘附力，实现执行装置自身对液滴的抓取和释放动作，无需其他执行装置。专利CN201010164546.2公开了一种基于电场作用的超疏水表面微液滴操控方法，通过低电压时超疏水表面的高粘附力吸附液滴，高电压时吸附力降低，水滴可在重力作用下滴落，实现液滴释放动作。原位控制法通常需要依托外界驱动，灵活性能有限。非原位控制法是指利用高粘附性表面吸附另一低粘附性表面的液滴。专利CN201410040025.4公开了一种利用金刚石网分离油水混合物并利用其转移液滴的方法，利用氢终止金刚石网提起液滴，转移到氧终止金刚石网上。非原位控制法通常需要制备两种不同粘附性基体完成转移，制备过程相对复杂。

工程上定义基体表面和液滴间接触角大于150°、滚动角小于10°的基体表面具有超疏液性质，液滴能在其表面呈现球形。对金属基体加热升温至一定温度时，金属基体失去超输液能力，液滴可粘附在金属基体表面，故利用温度可影响金属基体的超浸润性这一特点，使用加热的超疏水金属基体抓取室温下超疏水金属基体表面的液滴。加热后的金属基体完成液滴抓取后，即使加热结束导致金属基体降温(直至室温)，液滴也不会落下，故可实现稳定的抓取。加热后的超疏水金属基体具有可恢复性，能保持超疏水状态，故可实现重复抓取。

发明内容

本发明为克服原位控制法需要复杂的驱动装置及非原位控制法需要两种不同粘附性基体实现转移过程的缺点，提出通过控制温度仅改变一种超疏水金属基体粘附性，完成液滴转移。

本发明的技术方案：

一种通过控制超疏水金属基体温度实现液滴无损转移的方法，步骤如下：

(1)制备超疏水金属基体

将金属基体置于硬脂酸中，降低其表面能，即得超疏水金属基体；

所述的金属基体包括铝、钛、不锈钢和铜等；

(2)转移液滴

将超疏水金属基体a水平放置，室温下将1～20μL液滴置于超疏水金属基体表面，对超疏水金属基体b加热至30～90℃，并在超疏水金属基体b接触超疏水金属基体a上的液滴前保持其温度高于30℃，将超疏水金属基体b由竖直方向缓慢向液滴移动，轻触液滴，缓慢抬起超疏水金属基体b，液滴此时粘附在超疏水金属基体b上完成抓取动作，实现水滴转移。

所述的液滴为不同物理、化学性质的液体，具体包括自来水、去离子水、牛奶等。

本发明的有益效果：

(1)本发明方法设备简单，具有易操作，低成本，高效率，适应性强等优点。

(2)本发明方法安全性高，加热超疏水金属基体至30℃时即显示出对液滴的粘附性，实现对液滴转移，不会烫伤实验人员。并可根据实际要求继续提高温度。

(3)本发明方法转移稳定性好，加热的超疏水金属基体吸附液滴后，即使停止加热导致金属基体冷却，甚至降温至室温，液滴仍不会从超疏水金属基体表面脱离。

(4)本发明方法的循环使用性好，加热超疏水金属基体冷却后在其表面重新滴加液滴，仍显示出超疏水性能，故超疏水金属基体可重复使用。

(5)本发明超疏水金属基体的互换性强，超疏水金属基体既可常温下用于托起水滴，也可被加热用作抓取装置。

附图说明

图1为实施例1中对液滴无损转移的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

实施例1：

将超疏水铝片a水平放置，室温下将10μL液滴置于超疏水金属基体a表面，水滴在其表面成球形。对另一超疏水铝片b加热至40℃，并在超疏水铝片b接触超疏水铝片a上的液滴前保持其温度高于30℃，将超疏水铝片b由竖直方向缓慢向液滴移动，轻触液滴，缓慢抬起超疏水铝片b，液滴此时粘附在超疏水铝片b上。此时抓取动作完成，实现水滴转移。