创新微流体技术:利用Quincke旋转和壁面效应实现液滴自驱动
2025-01-17 14:11
No.1329816704523706368
技术概要
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本项发明介绍了一种新型微流体机械技术,通过结合Quincke旋转和壁面效应实现液滴的自我驱动。该技术涉及将弱导电液滴置于疏水性固体表面,并在均匀电场中产生Quincke旋转,使液滴悬浮并脱离表面。液滴底部与表面间的液垫产生的粘性应力导致液滴上下部分速度差异,进而产生额外的平移运动,实现液滴自驱动。此方法简化了自驱动平台的复杂性,并提高了液滴运动的稳定性。
背景技术
液滴自驱是微流体机械、芯片、药物输送等高科技行业主要核心技术。现有技术主要利用液滴界面物理属性,使其产生非对称受力分布,从而实现液滴定向移动。其实现方法主要分为如下几种,1.基于液滴两侧非平衡毛细应力:如,在超疏水壁面开锲形槽、在壁面上沿指定运动方向间隔喷涂不同疏水特性的涂层等使液滴两侧产生非对称的毛细应力,该方法虽然在机理上能实现液滴自驱,但从应用角度考虑,尤其在微流体机械以及芯片行业,超疏水壁面以及微型锥形槽的设计增加了成本和工艺难度;2.基于非对称界面Marangoni应力:通过非均匀温度场或者表面活性剂使液滴两侧产生非对称Marangoni应力,实现液滴定向迁移,但是这种方式会带来质量损失以及液滴污染;3.基于液滴在电场中的动力学特性:利用交变电场或者非均匀电场在液滴表面诱导非稳定、非对称的电应力从而推动液滴移动,该方法需要复杂的操控平台。尽管目前自推进技术取得了很大进展,但仍然存在许多挑战,如质量损失(如蒸发液滴)、液滴污染(如表面活性剂)、低平移速度、制造成本(如功能化基底锻造)和复杂操作平台。因此,为解决存在的问题,仍需探索新的液滴自驱方法。
实现思路
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该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
董庆铭  谢宗璐  周翔  王贞涛
技术所属: 江苏大学
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