[发明专利]基于超润滑界面的磁控微液滴反应器制备方法

说明书

本发明涉及制备一种具有加快微液滴反应速率特点的微液滴反应器的制备方法。本发明通过将磁性颗粒固定在弹性基底中，并施加外界磁场，使反应器表面产生弹性凹陷，利用重力与液滴拉普拉斯力的协同作用，实现液滴的输送。对于加速液滴混合反应，则通过凹陷高速做的小半径圆周运动实现。由于液滴与凹陷最大移动速度的差距，液滴无法实现跟随凹陷，但液滴内部产生指向凹陷的驱动力。驱动力将驱动液滴内部进行旋转搅拌，实现加速液滴混合反应。本发明的微反应器具有以下优点：极大加速微液滴混合，与静置扩散相比加速了165倍以上；操作简单，不需要外加搅拌颗粒；制备流程简单，成本低；将液滴运输与液滴混合一体化。

技术领域：

本发明涉及微液滴化学反应设备的制备，具体涉及制备一种具有加快微液滴反应速率特点的微液滴反应器的制备方法。

背景技术：

操纵微液滴移动并进行可控速的化学反应的微流体装置，在诸如芯片实验室，生物智能监测，生理快速化验等众多科学领域中，有着广泛的应用前景。然而，现存的微液滴操控装置，大多数只能实现液滴运输而无法加速反应，这极大的限制了这些微液滴操控装置的实际应用价值。微液体由于体积小，表面主要为表面张力，常规的震荡操作加速效果不明显。同时，因为较小的体积，也无法对液滴进行直接的搅拌。现存的可实现加速反应的装置，部分需要在反应液滴中添加如磁敏粒子等添加剂。加入的添加剂外场作用下的搅拌液滴，实现加速反应。但是，添加剂在很多情况下会影响反应结果，或者对产物的精确检测产生干扰。其余的微液滴操控装置，则是通过简单的前后震荡液滴，以促进液滴混合反应。但是该方式对混合加速的效果相对较弱，无法满足部分实验室操作要求。因此，研发一种操作简单，无需添加其他物质便可实现微液滴快速混合反应的微液滴反应器，是一种迫切的需要。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种制备过程简单，操作使用方便，显著提高液滴混合反应速率的微液滴反应器的制备方法。本发明通过将磁性颗粒固定在弹性基底中，并施加外界磁场，使反应器表面产生弹性凹陷，利用重力与液滴形变产生的拉普拉斯力的协同作用，来实现液滴的输送。对于加速液滴混合反应，本发明通过调控磁场，使凹陷做高速的小半径圆周运动。由于液滴与凹陷最大移动速度的差距，液滴无法实现跟随凹陷，但是液滴内部会产生指向凹陷的驱动力。结合凹陷的移动，驱动力将驱动液滴内部进行旋转搅拌，实现加速液滴混合反应。

本发明具体技术方案如下：

制备基于超润滑界面的微液滴反应器的方法，包括以下子步骤：

1)配置混合预聚物：将有机硅低聚物，偶联剂，磁性颗粒混合

2)制备弹性响应基底：将步骤1)所得的液态预聚物加入模具中，加热进行预聚合固化反应。然后将其与海绵基底复合，彻底固化。

3)制备超润滑界面：在基底表面进行激光雕刻加工，制备粗糙表面。然后滴加润滑油，旋涂获得油膜。

根据本发明所述的制备方法，其中，所述的有机硅低聚物是聚合度60左右的端乙烯基聚二甲基硅氧烷；所述的交联剂为端甲基的聚二甲基硅氧烷；所述的磁性颗粒为微米级还原铁粉；

根据本发明所述的制备方法，其中，所述有机硅低聚物：交联剂：磁性颗粒的质量比例为(10-20):(1-2):(6-12)。

根据本发明所述的制备方法，其中，步骤2)海绵基底的厚度为1-2毫米。

根据本发明所述的制备方法，其中，步骤3)激光雕刻功率为1-5W。

根据本发明所述的制备方法，其中，步骤3)润滑油为Krytox 103。

根据本发明所述的制备方法，其中，步骤3)所滴加的润滑油量为0.1-0.2毫升/平方厘米。

根据本发明所述的制备方法，其中，步骤3)旋涂速度在600-1200转/分钟。