[发明专利]一种磁性PDMS弹性结构体及基于磁力控制的微液滴分液器

说明书

本发明提供了一种磁性PDMS弹性结构体及基于磁力控制的微液滴分液器，包括分液管、载液表面、磁性PDMS弹性板、磁铁和多个液体通道，所述分液管设置在所述载液表面的上方，所述载液表面的四周分布有多个所述液体通道，每个所述液体通道与所述载液表面之间设有所述磁性PDMS弹性板，所述液体通道的下方设有所述磁铁。本发明基于磁性PDMS弹性结构进行微液滴分液，可以实现高精度、高速度的微液滴分离，可以实现微米级别的精度控制，可以在微米尺度下实现液滴的精确分离和定位。可以实现快速的液体分离，减少了实验操作的时间，提高了实验效率。可以实现高稳定性的液滴分离，避免了液滴的聚集和波动，提高了实验的可重复性和准确性。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，尤其是涉及一种磁性PDMS弹性结构体及基于磁力控制的微液滴分液器。

背景技术

微流控技术是一种利用微米级尺寸的流道和微流体操控技术进行微小液体操作的技术，具有高效、高通量、低成本等优点。微液滴分液器是在微流控技术基础上发展而来的，其主要特点是能够将混合液体分离成几种不同的液体，具有高精度和可控性。微液滴分液器广泛应用于生物医学、化学、环境监测等领域。在生物医学领域，微液滴分液器技术已经被用于高通量药物筛选、单细胞分析等方面，具有非常广阔的应用前景。

微液滴分液器是一种非常优秀的微流控技术，但其也存在一些不足之处，主要包括以下几个方面：设备成本高：微液滴分液器需要使用到微纳加工、光学成像、高精度控制等多项技术，因此其设备成本相对较高，不适合大规模应用；操作难度大：微液滴分液器需要进行微米级别的液滴操作，对操作者的技术要求较高，需要有一定的专业知识和经验；液滴不稳定：微液滴分液器中产生的液滴往往非常小，具有一定的表面张力，容易出现聚集、融合等问题，影响液滴的稳定性；操作时间长：由于微液滴分液器操作需要进行多次分液，每次分液需要一定的时间，因此其操作时间相对较长。因此，急需一种成本低，操作简单，安全可靠的微液滴分液器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁性PDMS弹性结构体及基于磁力控制的微液滴分液器，基于磁性PDMS弹性结构进行微液滴分液，可以实现高精度、高速度的微液滴分离。

根据本发明的一个目的，本发明提供一种磁性PDMS弹性结构体，采用如下方法制作而成，包括如下步骤：

步骤1：在硅基板上加工矩形孔，洗净后制得微结构模具；

步骤2：将磁性钕铁硼颗粒倒在微结构模具上方，将一块钕铁硼永磁体放在微结构模具的下侧，并在矩形孔周围的区域上来回移动数次，将放置在微结构模具顶表面上的磁性钕铁硼颗粒拉入矩形孔中；

步骤3：在光学显微镜下检查微结构模具，以确保矩形孔内都已充分填充磁性钕铁硼颗粒，然后用蘸取酒精的棉布擦拭顶部，去除顶部多余的磁性钕铁硼颗粒；

步骤4：将聚二甲基硅氧烷(PDMS)基质和固化剂以10:1的质量比混合搅拌均匀，静置消泡后获得PDMS混合物，倒入步骤3中矩形孔内填充有磁性钕铁硼颗粒的结构中，在室温下进行固化，待PDMS混合物完全固化后，仔细剥离脱模，得到磁性PDMS弹性结构；

步骤5：对磁性PDMS弹性结构表面进行润湿性修饰，获得表面超疏水性能，制作完成。

进一步地，步骤1中，硅基板厚为5mm。

进一步地，步骤1中，用去离子水以及无水乙醇对加工矩形孔后的硅基板进行清洗。

进一步地，步骤2中，在将磁性钕铁硼颗粒倒在微结构模具上方前，先在微结构模具上涂覆一层0.5–1um厚的聚对二甲苯层。

进一步地，步骤4中，PDMS混合物的固化时间为24–48小时。

进一步地，步骤5中，使用含有二氧化硅纳米颗粒的超疏水喷雾喷涂磁性PDMS弹性结构，以获得表面超疏水性能。