超疏水吸液器——用于操纵微小液滴的智能器件

7        智能操控微小液滴可以为界面科学、物理化学、材料科学等领域提供一有力的研究手段。例如,利用单个液滴作为化学过程的反应器可以最大程度地降低反应物的消耗、高效地揭示反应的变化,实现无损的绿色化学反应。然而,由于微小液滴具有较小的质量和较高的表面能,对其的制备以及操控都具有挑战性。液滴在超疏水材料表面可以很好的保持球形,使其有望成为新一代开放体系液滴微反应器的载体。但源于超疏水材料对水滴的低粘附性,微小液滴难以直接地安放在超疏水表面。于是,如何利用其进行快速、方便、可控的制备以及操控具有微小体积的液滴反应器就成了急需解决的问题 arbitrage forex

      设计具有可控液滴粘附力的超疏水表面被视为解决这一难题的可靠方法。现有的方法多利用pH值,温度,电场以及磁场等因素控制液滴在超疏水表面上的粘附力。尽管这些方法显示出极大的科研前景以及应用潜力,但是其滞后的响应速率和较高的仪器设备要求使其难以满足快速、简便的液滴操纵要求。为了解决这一难题,北京航空航天大学江雷院士课题组将超疏水网材与气体负压系统相连接,制备报道了一种可以用于快速液滴操控的超疏水“吸液器”。通常意义下,超疏水材料具有极低的液滴粘附力,以至于液滴可以在超疏水材料上自由滚动。当从超疏水网材的背侧施加一个可控的负压,由于存在内外压差,液滴将被紧紧的吸附在超疏水网上(3倍于原始网材的粘附力)。这样简单的设计实现了超疏水表面上高度可控的粘附力转变,进一步使操纵微小液滴成为可能。利用所设计制作的超疏水吸液器,课题组实现了对体积在0.2-3 μL微小液滴的可控制备,同时利用此吸液器实现了对简单液滴反应的快速操控。超疏水吸液器的发明有望解决微小液滴制备及操控的难题,并对微流控、液体运输、油水分离等领域产生推动作用。研究论文发表于《Small》期刊。