[发明专利]电场响应弹性体微结构表面液体输运器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种电场响应弹性体微结构表面液体输运器件，包括基底和微纳米材料，基底为具有电响应性能的弹性体，基底选自道康宁184聚二甲基硅氧烷、丙烯酸酯弹性体、聚氨酯弹性体中的任意一种。本发明还公开了一种液体输运的方法，在弹性体基底表面通过覆形的方法获得具有V字结构的V形棱柱，利用电场对具有V形结构的弹性体基底进行不对称拉伸，利用不对称的拉普拉斯压力差产生驱动力，通过不断重复这一过程，实现液滴的连续、快速运输。

技术领域

本发明涉及电场诱导介电弹性体微结构表面驱动液体输运领域，更具体的说是涉及一种电场响应微纳米材料控制表面结构及浸润性不对称变化的器件、制备方法及应用。

背景技术

外场响应性浸润性材料在液体输运、防雾防冰、制备微反应器等领域具有广阔的应用前景。

目前，已有研究表明通过光、电、磁、外力等可以实现表面结构或组成变化梯度，进而实现表面浸润性梯度，并实现液滴定向移动，继而应用于液体输运。表面上微纳米结构的构筑大大增加表面的疏水性(详见参考文献[1]Y.Zheng,D.Han,J.Zhai,Appl.Phys.Lett,2008,92,084106.[2]N.A.Patankar,Langmuir,2004,20:8209-8213.[3]R.Blossey,NatureMaterials,2003,2:30l-306.)，与智能响应性的表面相结合，可以获得超疏水表面液滴的操纵。

电场响应浸润的研究主要是通过在液滴与电极之间施加电场来实现液滴在疏水亲水之间的转换，难以实现亲疏水的可逆控制。磁性复合界面([4]Dongliang Tian,NaZhang,Xi Zheng,Guanglei Hou,Ye Tian,Yi Du,Lei Jiang,and Shi Xue Dou.ACS Nano2016,10,6220-6226)，与液体接触，容易引入杂质。机械拉伸作用可以改变超疏水材料柔性基底上微纳米结构之间的距离，进而改变表面的粘附性和液体在表面上的浸润性(详见参考文献[5]Zhiwei Wang,Li fang Yuan,Lei Wang,Tianzhun Wu,Sensors and ActuatorsB2017,244,649–654.[6]Xu Huang,Yajuan Sun,and Siowling Soh,Adv.Mater.2015,27,4062–4068.[7]Shuai Zhao,Hong Xia,Dong Wu,Chao Lv,Qi-Dai Chen,Katsuhiko Ariga,Lian-Qing Liu and Hong-Bo Sun,Soft Matter,2013,9,4236–4240)。然而，目前对柔性基底的机械拉伸的控制方法灵活性差，可控性差，难与实际应用相结合。

因此，如何提供一种原位可控、操作方便、可逆的外场响应表面，进行操控液体是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有各向异性浸润特性的PDMS薄膜，为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

电场响应弹性体微结构表面液体输运器件，包括基底和所述微纳米材料，所述基底为具有电响应性能电响应性能的弹性体。

优选的，所述基底选自道康宁184聚二甲基硅氧烷、丙烯酸酯弹性体、聚氨酯弹性体中的任意一种。

一种具有各向异性微纳米结构表面材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：通过设计模板在硅片上刻出所需的不对称结构(如V型棱柱，锥形，梯型棱柱等)，并做出不同的横纵间距(如横向间距为5μm，纵向间距为5μm；横向间距为5μm，纵向间距为10μm等一系列不同间距)。

步骤二：选择具有电响应性能的弹性体以10：1的比例混合均匀；

步骤三：利用抽真空的方式去除气泡，放置于电热鼓风干燥箱中80℃-120℃干燥1小时，固化成型；