[发明专利]一种光控微流体运动的方法

说明书

一种光控微流体运动的方法，装置及微管执行器(2)。利用光致形变智能高分子材料制备了微管执行器(2)，其在光刺激下发生不对称形变，诱导产生毛细作用力驱动微量液体运动。不仅可以驱动各种极性和组成的微流体，还可以驱动微量液体爬坡，甚至可以驱动液体产生三维运动轨迹。在可控微流体传输、微反应系统、微机械系统、芯片实验室等领域具有可观的潜在应用价值。

技术领域

本发明属于微流体技术领域，具体地说，涉及一种光控微流体运动的微管执行器。

背景技术

精确操控微量液体运动具有广泛的工业应用前景，例如在生物医药器件、微量液体传输、微流体系统等领域。目前，光控微量液体运动，尤其是由光致毛细作用力驱动的微量液体运动，引起了科研工作者们的巨大研究兴趣，因为光控可以做到无接触、瞬时、定点和精确控制。用光驱动液体运动依赖两种作用力：光学力和光致毛细作用力。光致毛细作用力在驱动微量液体运动时，无需特殊的光学装置和复杂的微组装过程，可以极大地简化液体的运动操控。

尽管如此，光致毛细作用力在驱动微量液体运动时，都要受到来自于三相接触线的阻力，这在很大程度上限制了微量液体的运动，严重的制约了其实际应用。光致毛细作用力可以由光致润湿梯度或马兰戈尼效应产生，光致润湿梯度所产生的毛细作用力难于克服三相接触线的阻力，因而这种驱动方法只适用于特定的液体，并且液体运动速度慢，运动轨迹局限于线性运动。而光致马兰戈尼效应往往会导致被驱动液体温度上升或需要加入光敏的表面活性剂，这不利于生物医药领域应用或造成被驱动液体的污染。

因此，如何研发一种适用范围广、操作简便且不会对液体造成污染的光控微流体运动的微型装置是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种光控微流体运动的微管执行器。

本发明的另一目的是提供一种光控微流体运动的装置。

本发明的另一目的是提供一种光控微流体运动的方法。

在本发明的第一方面中，提供了一种光控微流体运动的方法，包括步骤：

提供一微管执行器，所述微管执行器外径为0.01-2mm或0.0012-2mm，内径为0.001-1.99mm，且所述微管执行器的管壁材料为含有偶氮苯或偶氮基团的高分子材料；

在微管执行器中装入微流体；

用光源照射装有微流体的微管执行器的某一端，从而驱动微流体向微管执行器的另一端运动。

在本发明的第二方面中，提供了一种光控微流体运动的方法，包括步骤：

提供一微管执行器，所述微管执行器外径为0.01-2mm或0.0012-2mm，内径为0.001-1.99mm，且所述微管执行器的管壁材料为含有偶氮苯或偶氮基团的高分子材料；

在微管执行器中装入微流体；

用不同强度的光源照射装有微流体的微管执行器，从而驱动微流体由光强度高的一端向光强度低的方向运动。

在另一优选例中，所述的管壁材料全部或部分为含有偶氮苯基团或偶氮基团的高分子材料。

在另一优选例中，所述的微管执行器包括一具有凹槽的基板和一薄膜，且所述的凹槽与薄膜共同组成流体通道；其中，所述的基板和/或薄膜含有有效量的管壁材料。

在另一优选例中，所述的有效量指足以在光源照射下使所述的基板和/或薄膜产生形变的量。

在另一优选例中，所述的微管执行器外径为凹槽的宽度(深度)与管壁材料薄膜的厚度之和，且所述微管执行器的内径为凹槽的宽度(深度)。

在另一优选例中，所述的微管执行器还包括包裹于管壁内外的复合材料层。