[发明专利]基于梯度效应的特殊浸润表面液滴定向输运方法

说明书

本发明公开了一种基于梯度效应的特殊浸润表面的液滴定向输运方法，所述方法包括如下步骤：步骤一、在固体基底材料上制备超疏水表面；步骤二、在步骤一制备的超疏水表面构建液滴输运轨道，所述液滴输运轨道为具有梯度效应的亲水或超亲水沟道，沟道深度沿着轨道方向从浅到深梯度变化；步骤三、在步骤二构建的液滴输运轨道上进行液滴定向输运，液滴的定向输运力由液滴沿着沟道梯度方向的重力分量和毛细力提供。本发明的方法简单且有效，所制备的输运轨道具有梯度效应，液滴沿着从浅到深的轨道通过重力和毛细力实现液滴定向输运，不需要额外提供动力，减少了液滴定向输运过程中的能量消耗。

技术领域

本发明属于微流控系统中的液体控制技术领域，涉及一种液滴定向输运方法，具体涉及一种基于梯度效应的特殊浸润表面的液滴定向输运方法。

背景技术

由于微流控芯片技术具有快速、高效、精确以及微型化等技术特点，在生物技术、化学分析、环境保护等诸多领域有着巨大的应用前景，所以有必要在各个领域中对微流控芯片技术深入研究，实现该领域科学技术的突破性的发展。在微流控芯片的众多制备技术中，液滴的定向输运是实现其他功能的基础和前提。下面介绍几种应用于微流控系统中的液滴的定向输运方法(进样方法)：

第一种方法是压力进样，毛细管进样的轨道两端保持不同的压力，微轨道中的液体在不同的压力差下就能够流动；

第二种方法是电动进样，采用电场为驱动力将液滴从进样池迁移入分离沟道；

第三种方法是夹流进样，就是利用交叉通道，在通道的两端设置电压分布，将经过交叉口对离子区带进行箍压，使之变窄，从而防止进样时样本泄露入分离沟道中。

通过以上液滴定向输运技术的总结，发现现有方法仍存在一些问题：液滴输运方法笨重，可输送液滴的体积范围过小；需要对液滴施加额外的能量或作用力时才能实现输运。所以，研究出无需外力或外部能量就能使液滴发生输运的技术具有很大的意义。

发明内容

为了解决现有方法存在的上述问题，本发明提供了一种基于梯度效应的特殊浸润表面的液滴定向输运方法。该方法简单且有效，所制备的输运轨道具有梯度效应，液滴沿着从浅到深的轨道通过重力和毛细力实现液滴定向输运，不需要额外提供动力，减少了液滴定向输运过程中的能量消耗。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于梯度效应的特殊浸润表面的液滴定向输运方法，包括如下步骤：

步骤一、在固体基底材料上制备超疏水表面；

步骤二、在步骤一制备的超疏水表面构建液滴输运轨道；

步骤三、在步骤二构建的液滴输运轨道上进行液滴定向输运，液滴的定向输运力由液滴沿着沟道梯度方向的重力分量和毛细力提供。

本发明中，所述固体基底材料为硅片、铝合金、PMMA、PDMS等中的一种。

本发明中，所述制备超疏水表面的方法为物理方法、化学方法或两种方法的混合。

本发明中，所述构建液滴输运轨道的方法包括紫外激光精细加工、车床加工和化学腐蚀等方法中的一种或几种方法的组合。

本发明中，所述液滴输运轨道的横截面可以为矩形、梯形、半圆形等任意形状中的一种或几种的组合。

本发明中，所述液滴输运轨道为具有梯度效应的亲水或超亲水沟道；沟道深度沿着轨道方向从浅到深梯度变化，沟道的宽度为20～800μm，深度为10～100μm；沟道的形状可以是直线型沟道，也可以是任意的曲线形沟道；可以在同一个基底上制备一条沟道，也可以是多条沟道；沟道可以交叉，也可以不交叉。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：