【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光扫描切割加工及微流控、液滴运输与分离，具体为一种激光加工的运输低表面能液滴的耐久结构及其制备方法。
技术介绍
1、无外部能源输入的液滴自运输在生物医学、油水分离、微流控等领域有着广泛的应用。研究表明特殊润湿性梯度表面能使液滴自发运输，然而低表面能液滴由于接触角低使其运动路径难以控制，尽管通过对基材表面化学改性可以使低表面能液滴接触角升高，但存在耐久性差和氟化物污染环境等缺点。此外，非对称结构表面也被证实可以用来驱动液滴自发运输，近年来报道的仿生鱼骨、水稻叶片等三维非对称结构利用其结构梯度产生的驱动力实现了油滴的定向运输，但这些三维非对称结构普遍存在制备难度高、运输效率低等缺点。
2、随着生物医学、药物提纯、污染治理等行业的蓬勃发展，低表面能液滴高效运输引起了越来越多研究者的关注，但是目前报道的用于运输低表面能液滴的结构大多存在无法实现复杂环境下液滴的自运输、液滴运输距离有限、耐久性差等缺点，针对现有结构存在的不足，急需开发出一种可用于多环境下运输低表面能液滴的耐久结构。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
2、为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种激光切割加工的可用于多环境下运输低表面能液滴的耐久结构的制备方法，步骤如下：
3、利用飞秒激光在基材薄板上加工出形状大小相同且横纵均匀分布的二级楔形凹槽阵列，飞秒激光的激光束垂直于基材薄板表面，在加工区域表面
4、优选的是，其中，所述激光束的光斑直径为15～25μm，脉冲能量为200～250mw，扫描速度为5～10mm/s，扫描间距为15～25μm，扫描次数为3～10次。
5、优选的是，其中，所述加工区域为周期性楔形区域。
6、优选的是，其中，所得加工区域表面覆盖有激光束扫描后产生的微纳米结构，呈超亲油性。
7、一种可用于多环境下运输低表面能液滴的耐久结构，包括：
8、基材薄板，其上加工有一级楔形通道，所述一级楔形通道一端为发散端，另一端为收敛端，所述一级楔形通道的两侧加工有夹板；
9、二级楔形凹槽阵列，其嵌套在所述一级楔形通道内部，所述二级楔形凹槽阵列间有多个形状大小相同的楔形凸起，所述楔形凸起的收敛方向与所述一级楔形通道的收敛方向相反，即所述楔形凸起的尖端朝向所述一级楔形通道的发散端；所述楔形凸起横纵均匀分布在所述一级楔形通道内部，且所述楔形凸起数量沿一级楔形通道的发散端向收敛端逐行递减。
10、优选的是，其中，所述基材薄板材质为聚四氟乙烯。
11、优选的是，其中，所述基材薄板的厚度为0.5～1mm。
12、优选的是，其中，所述一级楔形通道高度为13～14mm，发散端长度为2080～2120μm，收敛端长度为208～212μm，两侧夹板深度均为100～300μm；所述二级楔形凹槽阵列均与两侧的夹板同深度；所述楔形凸起的底边长度为190～210μm，高度为1945～2145μm，横向间距为0.24～0.42mm，横纵间距比为7:45。
13、一种可用于多环境下运输低表面能液滴的耐久结构的应用，其特征在于，所述耐久结构应用于实现在空气、强酸、强碱、水环境中低表面能液滴的高效远距离运输，低表面能液滴在耐久结构上的运输方向为从一级楔形通道的发散端流向收敛端。
14、本专利技术至少包括以下有益效果：
15、本专利技术采用ptfe薄板具有柔韧易加工、化学性质稳定、摩擦系数低、耐酸碱腐蚀、耐高温、表面能低等优点，使得加工出的结构具有良好的耐酸碱腐蚀性、耐磨性，能适用于复杂恶劣环境。
16、本专利技术采用飞秒激光直写技术一步加工出两级楔形结构，制备过程简单易实施，不污染环境。
17、本专利技术结构引入两级楔形结构，巧妙地将双重润湿性梯度产生的驱动力和结构梯度产生的驱动力进行叠加，实现了低表面能液滴高效运输，在空气中运输正辛烷的速度高达115.7mm/s。
18、本专利技术设计的可用于多环境下运输低表面能液滴的耐久结构在空气、强酸、强碱、水环境中能实现低表面能液滴高效远距离运输，可灵活组装扩展为二维、三维低表面能液滴远距离运输分离装置，能用于空气中低表面能液滴的高效运输与分离、废水中油类污染物的提取与检测、制药过程中油类的去除等，这些应用对生物医学、油水分离、微流控等领域的发展具有重要意义。
19、本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
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1.一种激光加工的运输低表面能液滴的耐久结构的制备方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的激光加工的运输低表面能液滴的耐久结构的制备方法，其特征在于，所述激光束的光斑直径为15～25μm，脉冲能量为200～250mW，扫描速度为5～10mm/s，扫描间距为15～25μm，扫描次数为3～10次。
3.根据权利要求1所述的激光加工的运输低表面能液滴的耐久结构的制备方法，其特征在于，所述加工区域为周期性楔形区域。
4.根据权利要求1所述的激光加工的运输低表面能液滴的耐久结构的制备方法，其特征在于，所得加工区域表面覆盖有激光束扫描后产生的微纳米结构，呈超亲油性。
5.一种可用于多环境下运输低表面能液滴的耐久结构，其由权利要求1-4任一项所述的激光加工的运输低表面能液滴的耐久结构的制备方法加工得到，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的可用于多环境下运输低表面能液滴的耐久结构，其特征在于，所述基材薄板材质为聚四氟乙烯。
7.根据权利要求5所述的可用于多环境下运输低表面能液滴的耐久结构，其特征在于，所
8.根据权利要求5所述的可用于多环境下运输低表面能液滴的耐久结构，其特征在于，所述一级楔形通道高度为13～14mm，发散端长度为2080～2120μm，收敛端长度为208～212μm，两侧夹板深度均为100～300μm；所述二级楔形凹槽阵列均与两侧的夹板同深度；所述楔形凸起的底边长度为190～210μm，高度为1945～2145μm，横向间距为0.24～0.42mm，横纵间距比为7:45。
9.一种如权利要求5所述的可用于多环境下运输低表面能液滴的耐久结构的应用，其特征在于，所述耐久结构应用于实现在空气、强酸、强碱、水环境中低表面能液滴的高效远距离运输，低表面能液滴在耐久结构上的运输方向为从一级楔形通道的发散端流向收敛端。
...【技术特征摘要】
1.一种激光加工的运输低表面能液滴的耐久结构的制备方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的激光加工的运输低表面能液滴的耐久结构的制备方法，其特征在于，所述激光束的光斑直径为15～25μm，脉冲能量为200～250mw，扫描速度为5～10mm/s，扫描间距为15～25μm，扫描次数为3～10次。
3.根据权利要求1所述的激光加工的运输低表面能液滴的耐久结构的制备方法，其特征在于，所述加工区域为周期性楔形区域。
4.根据权利要求1所述的激光加工的运输低表面能液滴的耐久结构的制备方法，其特征在于，所得加工区域表面覆盖有激光束扫描后产生的微纳米结构，呈超亲油性。
5.一种可用于多环境下运输低表面能液滴的耐久结构，其由权利要求1-4任一项所述的激光加工的运输低表面能液滴的耐久结构的制备方法加工得到，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的可用于多环境下运输低表面能...
【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，曾琴，郭成红，轩森森，李振宇，
申请(专利权)人：西南科大四川天府新区创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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