[发明专利]具有微米/纳米分级式多孔结构的气泡推进型微驱动器及其制备方法

权利要求书

1.一种具有微米/纳米分级式多孔结构的气泡推进型微驱动器，其特征在于，该微驱动器是由聚合物基体材料和纳米磁性催化颗粒组成的微颗粒，聚合物基体材料为聚乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，纳米磁性催化颗粒由磁性纳米颗粒和负载在磁性纳米颗粒上的催化剂组成，磁性纳米颗粒上负载的催化剂为能催化过氧化氢分解的催化剂，聚合物基体材料中具有微米级孔和纳米级孔，微米级孔由两个球形空腔连通形成且两个球形空腔均开口于微颗粒表面，纳米磁性催化颗粒分布在其中一个球形空腔在微颗粒表面的开口处周围的聚合物基体材料中；

该微驱动器的制备方法包括以下步骤：

（1）配制内相、中间相、外相流体和收集液

配制内相流体：将水溶性表面活性剂溶解于水中即得内相流体A，内相流体A中水与水溶性表面活性剂的质量比为1:（0.005~0.05）；将水溶性表面活性剂和丙三醇溶解于水中即得内相流体B，内相流体B中，水、水溶性表面活性剂与丙三醇的质量比为1:（0.005~0.05）:（1~1.5）；

配制中间相流体：将乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、苯甲酸苄酯、油溶性表面活性剂、光引发剂、纳米磁性催化颗粒混合均匀即得中间相流体，中间相流体中，乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与苯甲酸苄酯的体积比为（5~7）: （5~3），每1 mL乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与苯甲酸苄酯的混合物中含有0.2~0.5 g油溶性表面活性剂、0.01~0.1 mL光引发剂、0.005~0.02 g纳米磁性催化颗粒；

内相流体A的密度小于中间相 流体的密度，中间相流体的密度小于内相流体B的密度；

配制外相流体和收集液：外相流体与收集液的配制方法与内相流体A的配制方法相同；

（2）制备具有微米/纳米分级式多孔结构的气泡推进型微驱动器

将内相流体A、内相流体B、中间相流体分别用注射泵注入微流体装置的过渡管中，同时将外相流体用注射泵注入微流体装置的收集管中，在收集管中形成单分散的水包油包两个不同水核的双重乳液，采用盛有收集液的容器收集所述双重乳液，在收集容器下方施加磁场并静置2~5 min，然后用紫外光照射引发双重乳液进行聚合反应，得到具有微米/纳米分级式多孔结构的气泡推进型微驱动器；

该步骤中，控制内相流体A的流量为1500~3000 μL/h，内相流体B的流量为1500~3000 μL/h，中间相流体的流量为180~280 μL/min，外相流体的流量为350~650 μL/min；

（3）洗涤

采用有机溶剂洗涤去除具有微米/纳米分级式多孔结构的气泡推进型微驱动器表面的收集液，然后用去离子水洗涤去除有机溶剂。

2.根据权利要求1所述的具有微米/纳米分级式多孔结构的气泡推进型微驱动器，其特征在于，纳米磁性催化颗粒的磁性纳米颗粒上负载的催化剂包括Ag、MnO₂以及Pt。

3.根据权利要求1或2所述的具有微米/纳米分级式多孔结构的气泡推进型微驱动器，其特征在于，该微驱动器中纳米磁性催化颗粒的含量为0.5 wt.%~2.0 wt.%。

4.根据权利要求1或2所述的具有微米/纳米分级式多孔结构的气泡推进型微驱动器，其特征在于，该微驱动器的粒径为200~1000 μm。

5.根据权利要求4所述的具有微米/纳米分级式多孔结构的气泡推进型微驱动器，其特征在于，组成微米级孔的两个球形空腔的直径为100~500 μm。

6.根据权利要求1或2所述的具有微米/纳米分级式多孔结构的气泡推进型微驱动器，其特征在于，该微驱动器的基体材料中还包括功能纳米粒子。

7.根据权利要求1所述的具有微米/纳米分级式多孔结构的气泡推进型微驱动器，其特征在于，步骤（1）在配制中间相流体时添加了功能纳米粒子。

8.根据权利要求7所述的具有微米/纳米分级式多孔结构的气泡推进型微驱动器，其特征在于，功能纳米粒子包括巯基改性的SiO₂纳米颗粒，以及TiO₂纳米颗粒。