一种磁响应悬挂式的液滴操控平台及其制备方法

本发明涉及微纳加工，尤其涉及一种磁响应悬挂式的液滴操控平台，及其一种磁响应悬挂式的液滴操控平台的制备方法。

背景技术：

1、液滴操控广泛应用于生物医学、微流控系统、化学分析与合成等领域，精确操控的液滴可以避免试剂的浪费，节约成本，从而引起了人们的广泛关注。一般来说，液滴运动的机理可以分为两种类型，一种是固/液面处的界面能量梯度(润湿性或结构梯度)，另一种是自由界面处的界面能量梯度(marangonistress)。基于以上机理，利用各种外部刺激策略，如磁、光、声、热和其他类型诱导梯度并转化为液滴运动，进而实现液滴的智能操控。与其他刺激性方法相比，磁响应是一种穿透性、无功率和非接触控制的方法，它可以在空间和时间上通过精确改变场强和方向进行管理，而无需任何预定义的表面模式，具有操作简便、成本较低的优点。

2、利用磁响应薄膜驱动液滴是一种便捷的驱动策略，具有良好的发展和应用前景。磁响应薄膜通常由磁性驱动层和可变形衬底组成，在磁场的作用下薄膜发生凹陷，依靠液滴自身的重力作用运输。然而，为使得薄膜发生变形，磁响应薄膜需要悬空放置，且由于驱动力为液滴的重力，液滴一般只能在水平面运输，难以进行逆重力运输。此外，目前的磁响应薄膜还存在一般凹陷形变小，薄膜灵敏度低的缺点，这些都限制了磁响应薄膜在液滴运输方面的应用。因此，制备出一种性能好且凹陷形变大的薄膜是一种挑战。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足，提供了一种磁响应悬挂式的液滴操控平台及其制备方法。

2、本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

3、一种磁响应悬挂式的液滴操控平台，包括硅胶基板、阵列式设置在硅胶基板上的硅胶微柱和安装于硅胶微柱顶端的硅胶薄膜，所述硅胶基板和所述硅胶微柱一体成型。

4、作为上述技术方案的改进，所述硅胶微柱顶端的直径范围为100um～180um。

5、一种磁响应悬挂式的液滴操控平台的制备方法，包括以下步骤：

6、s1.微通孔阵列模板制作：使用飞秒激光钻孔在模板上钻出呈阵列式分布的微通孔；

7、s2.微柱阵列结构制作：

8、s2.1混合溶液制作：将硅胶溶液、磁性颗粒与硅油按质量比1:1:0.1进行充分混合搅拌得到混合溶液；

9、s2.2.将混合溶液均匀涂抹在微通孔阵列模板的上表面，抽真空直至混合溶液完全进入到每个微通孔内部；

10、s2.3.使用磁铁垂直磁化微通孔阵列模板，将磁化后的微通孔阵列模板放置在玻璃板上，待自然固化6h后，将由混合溶液固化后的硅胶从微通孔阵列模板上剥离下来，得到微柱阵列结构，其中，微柱阵列结构位于微通孔阵列模板表面的部分为硅胶基板，位于微通孔阵列模板上微通孔中的部分为硅胶微柱；

11、s2.4使用飞秒激光在微柱阵列结构上进行直写操作；

12、s3.硅胶薄膜制作：将硅胶溶液与硅油按质量比1:0.1充分混合后，倾倒在贴有胶带的载玻片表面，旋涂处理后得到硅胶薄膜；

13、s4.磁响应悬挂式液滴操控平台制作：将微柱阵列结构与硅胶薄膜安装在一起，其中，硅胶微柱的顶端与硅胶薄膜接触，在自然环境中固化3h后由载玻片表面剥离下来，得到磁响应悬挂式液滴操控平台；

14、s5.对磁响应悬挂式液滴操控平台中的硅胶薄膜进行飞秒激光直写操作，再在硅胶薄膜的表面涂油。

15、作为上述技术方案的改进，所述步骤s2.1、所述步骤s3中，硅胶溶液为硅胶的预聚物和固化剂按1:1的质量比进行混合的溶液。

16、作为上述技术方案的改进，所述步骤s2.4、所述步骤s5中，飞秒激光直写操作的扫描参数为：扫描次数：1-3次，激光功率：100～450mw，扫描速度2～30mm/s。

17、作为上述技术方案的改进，所述步骤s1中模板的材料为ptfe、pdms中的任一种。

18、作为上述技术方案的改进，所述步骤s3中，旋涂的参数为：转速：100～1000rpm，时长：1～3min。

19、作为上述技术方案的改进，所述步骤s1中，模板的厚度为1mm。

20、本发明的有益效果：

21、本发明中的磁响应悬挂式的液滴操控平台中，硅胶薄膜凹陷形变大，灵敏度高，能够更加自由的操控液滴，解决了目前磁控薄膜需要悬空放置，且薄膜凹陷形变小的问题，同时，本发明中的磁响应悬挂式的液滴操控平台中可以完成液滴的水平运输和逆重力运输；

22、通过本发明中，一种磁响应悬挂式的液滴操控平台的制备方法制作出的磁响应悬挂式的液滴操控平台，硅胶薄膜凹陷形变大，灵敏度高，能够更加自由的操控液滴，解决了目前磁控薄膜需要悬空放置，且薄膜凹陷形变小的问题。

技术特征：

1.一种磁响应悬挂式的液滴操控平台，其特征在于，包括硅胶基板(1)、阵列式设置在硅胶基板(1)上的硅胶微柱(2)和安装于硅胶微柱(2)顶端的硅胶薄膜(3)，所述硅胶基板(1)和所述硅胶微柱(2)一体成型。

2.根据权利要求1所述的一种磁响应悬挂式的液滴操控平台，其特征在于，所述硅胶微柱(2)顶端的直径范围为100um～180um。

3.一种磁响应悬挂式的液滴操控平台的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种磁响应悬挂式的液滴操控平台的制备方法，其特征在于，所述步骤s2.1、所述步骤s3中，硅胶溶液为硅胶的预聚物和固化剂按1:1的质量比进行混合的溶液。

5.根据权利要求3所述的一种磁响应悬挂式的液滴操控平台的制备方法，其特征在于，所述步骤s2.4、所述步骤s5中，飞秒激光直写操作的扫描参数为：扫描次数：1-3次，激光功率：100～450mw，扫描速度2～30mm/s。

6.根据权利要求3所述的一种磁响应悬挂式的液滴操控平台的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中模板的材料为ptfe、pdms中的任一种。

7.根据权利要求3所述的一种磁响应悬挂式的液滴操控平台的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，旋涂的参数为：转速：100～1000rpm，时长：1～3min。

8.根据权利要求3所述的一种磁响应悬挂式的液滴操控平台的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，模板的厚度为1mm。

技术总结本发明涉及微纳加工技术领域，尤其涉及一种磁响应悬挂式的液滴操控平台，包括硅胶基板、阵列式设置在硅胶基板上的硅胶微柱和安装于硅胶微柱顶端的硅胶薄膜，所述硅胶基板和所述硅胶微柱一体成型。本发明中的磁响应悬挂式的液滴操控平台中，硅胶薄膜凹陷形变大，灵敏度高，能够更加自由的操控液滴，解决了目前磁控薄膜需要悬空放置，且薄膜凹陷形变小的问题，同时，本发明中的磁响应悬挂式的液滴操控平台中可以完成液滴的水平运输和逆重力运输。技术研发人员：苏亚辉,方磊,褚梦阳受保护的技术使用者：安徽大学技术研发日：技术公布日：2024/1/13