223 / 2021-06-05 10:09:32

一种磁场可调控润湿和黏附性能微结构表面的制备

随着生物学和化学的快速发展，现有微流控技术在细胞黏附、生化检测分析等领域内表现出良好的智能性、高灵敏度等优点，但其耗时性、耗能性、复杂性难以满足便携式和微量化的要求。为解决目前对于快速、绿色、节能、定量且无损失液滴操纵等方面所遇到的限制，发展了一种磁场可调控润湿和黏附性能微结构表面。使用微纳米铁颗粒和PDMS胶体软物质等无毒材料作为主要材料，利用磁场能驱动的喷涂自组装工艺方法，在基底上形成了CIP-PDMS复合锥形微结构阵列，其中，PDMS构成微结构主体，CIP起到磁响应的作用。这种磁场可调控润湿和黏附性能微结构表面可以对外界磁场进行快速响应，并且以仿真得到的磁场分布规律为基础，通过调整外界磁场的强度以及方向分布，使得该表面上磁响应性锥形微结构阵列的物理性能以及形态发生可逆且可调控的变化，进而影响表面的润湿性能和黏附性能。在施加垂直方向磁场时，微结构在磁场静磁力的作用下刚度增强，足以承受液滴重力而保持直立状态，将液滴托起并保持“点接触”状态，表现出疏水性；在去除磁场或者改变磁场方向后，微结构便在液滴重力或者偏转磁场作用下进入弯曲状态，保持“线接触”状态，表现出亲水性。这种工艺简单、绿色的磁场可调控润湿和黏附微结构表面具有随外界磁场变化的可靠的润湿性和黏附力转换能力，并具有瞬时响应性、远程可控性等优点，在微液滴操控与检测领域展现出较大的应用潜力，为新型智能流体设备的研发开辟了新的方向。