CN103752357A - 一种基于摩擦发电机的自驱动数字微流道 - Google Patents

一种基于摩擦发电机的自驱动数字微流道 Download PDF

Info

Publication number
CN103752357A
CN103752357A CN201310745589.3A CN201310745589A CN103752357A CN 103752357 A CN103752357 A CN 103752357A CN 201310745589 A CN201310745589 A CN 201310745589A CN 103752357 A CN103752357 A CN 103752357A
Authority
CN
China
Prior art keywords
self
friction
electrode
fluid channel
hydrophobic layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310745589.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103752357B (zh
Inventor
张海霞
韩梦迪
张晓升
孟博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Peking University
Original Assignee
Peking University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peking University filed Critical Peking University
Priority to CN201310745589.3A priority Critical patent/CN103752357B/zh
Publication of CN103752357A publication Critical patent/CN103752357A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103752357B publication Critical patent/CN103752357B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明公开了一种基于摩擦发电机的自驱动数字微流道，由数字微流道和摩擦发电机组成，其中，数字微流道部分由下支撑材料1、下驱动电极2、电介质层3、下疏水层4、液滴5、上疏水层6、上驱动电极7、上支撑材料8组成；摩擦发电机部分由下摩擦电极9、下摩擦材料10、上摩擦材料11、上摩擦电极12组成。本发明的基于摩擦发电机的自驱动数字微流道在无需外加电源的情况下，即可完成传统数字微流道的功能，实现了自驱动，无需特殊的压电材料，易于制备、成本低、可批量生产。

Description

一种基于摩擦发电机的自驱动数字微流道
技术领域
本发明涉及微能源与微流道领域，具体涉及一种基于摩擦发电机的自驱动数字微流道。
背景技术
随着微流道技术的产生与发展，该技术已被应用在越来越多生物、化学实验中。采用微流道技术进行生物、化学实验具有灵敏度高、体积小、节约原料等优点。基于电润湿原理，可以使液体在微流道中进行运动、分离、合并等操作，从而制备出用电信号控制的数字微流道，实现大规模、自动化地生物、化学实验。在传统的数字微流道系统中，必须提供有效的电信号来控制液体在微流道中的运动，使得便携性成为数字微流道系统急需解决的问题。
2013年，Kim,C.J.制备出用压电材料直接驱动的数字微流道系统。基于该系统，可以通过人为地对压电材料施加外力使液滴运动、分离、合并。然而，该数字微流道系统需依赖于压电材料来产生电压，成本高、不适于大规模生产。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种基于摩擦发电机的自驱动数字微流道，无需特殊的压电材料，易于制备、成本低、可批量生产。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种基于摩擦发电机的自驱动数字微流道，由数字微流道和摩擦发电机组成，其中数字微流道部分由下支撑材料1、下驱动电极2、电介质层3、下疏水层4、液滴5、上疏水层6、上驱动电极7、上支撑材料8组成；摩擦发电机部分由下摩擦电极9、下摩擦材料10、上摩擦材料11、上摩擦电极12组成。其中，液滴5位于上疏水层6和下疏水层4之间，下疏水层4下方依次为电介质层3、下驱动电极2和下支撑材料1，上疏水层6上方依次为上驱动电极7和上支撑材料8，上摩擦电极12、下摩擦电极9分别与上驱动电极7、下驱动电极2相连，下摩擦电极9和上摩擦电极12之间为下摩擦材料10和上摩擦材料11。
其中，所述下支撑材料1为刚性材料，选自硅、玻璃。
其中，所述下驱动电极2为电阻率小于等于1mΩ·cm的金属、合金。
其中，所述电介质层3为电阻率大于于等于1GΩ·cm绝缘材料，选自氧化硅、聚对二甲苯。
其中，所述下疏水层4、上疏水层6为疏水角大于等于90°的疏水材料，选自特氟龙、硅烷。
其中，所述上驱动电极7为导电性好的透明材料，选自铟锡金属氧化物(Indium Tin Oxides，ITO)。
其中，所述上支撑材料8为透明刚性材料，选自玻璃。
其中，所述上摩擦电极12、下摩擦电极9为导电性好的金属、合金。
本发明的工作原理为：摩擦发电机在外力的作用下产生电压，并作用在液滴表面，使液滴的疏水角发生变化，从而控制液滴的运动、分离、合并等。摩擦发电机可通过上下摩擦材料间距的变化、接触面积变化等实现电压输出。
有益效果：
1、本发明的基于摩擦发电机的自驱动数字微流道在无需外加电源的情况下，即可完成传统数字微流道的功能，实现了自驱动。
2、本发明的基于摩擦发电机的自驱动数字微流道无需特殊的压电材料，易于制备、成本低、可批量生产。
附图说明
图1为本发明的基于摩擦发电机的自驱动数字微流道的侧视图；
图2为本发明的下驱动电极与液滴位置分布的俯视图；
图3为本发明的数字微流道的工作原理图；
图4a、b、c、d为本发明的摩擦发电机的工作原理图。
图中，1为下支撑材料；2为下驱动电极；3为电介质层；4为下疏水层；5为液滴；6为上疏水层；7为上驱动电极；8为上支撑材料；9为下摩擦电极；10为下摩擦材料；11为上摩擦材料；12为上摩擦电极。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例：
如图1至图2所示，本发明的基于摩擦发电机的自驱动数字微流道，由数字微流道和摩擦发电机组成，其中数字微流道部分由下支撑材料1、下驱动电极2、电介质层3、下疏水层4、液滴5、上疏水层6、上驱动电极7、上支撑材料8组成；摩擦发电机部分由下摩擦电极9、下摩擦材料10、上摩擦材料11、上摩擦电极12组成。其中，液滴5位于上疏水层6和下疏水层4之间，下疏水层4下方依次为电介质层3、下驱动电极2和下支撑材料1，上疏水层6上方依次为上驱动电极7和上支撑材料8，上摩擦电极12、下摩擦电极9分别与上驱动电极7、下驱动电极2相连，下摩擦电极9和上摩擦电极12之间为下摩擦材料10和上摩擦材料11。
其中，下支撑材料1为硅。
下驱动电极2为金属铬和金属金。
电介质3为氧化硅。
下疏水层4、上疏水层6为特氟龙。
上驱动电极7为ITO。
上支撑材料8为玻璃。
上摩擦电极12、下摩擦电极9为金属铜。
上摩擦材料11为铜。
下摩擦材料10为聚酰亚胺（Polyimide，PI）。
如图3所示，摩擦发电机在外力的作用下产生电压，并作用在液滴表面，使液滴的疏水角发生变化，从而控制液滴的运动、分离、合并等。
如图4所示，摩擦发电机可通过两摩擦材料间距的变化（图4（a）(b)））、接触面积的变化（图4（c）(d)））实现电压输出。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请型的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种基于摩擦发电机的自驱动数字微流道，由数字微流道和摩擦发电机组成，其特征在于：数字微流道部分由下支撑材料（1）、下驱动电极（2）、电介质层（3）、下疏水层（4）、液滴（5）、上疏水层（6）、上驱动电极（7）、上支撑材料（8）组成；摩擦发电机部分由下摩擦电极（9）、下摩擦材料（10）、上摩擦材料（11）、上摩擦电极（12）组成；其中，液滴（5）位于上疏水层（6）和下疏水层（4）之间，下疏水层（4）下方依次为电介质层（3）、下驱动电极（2）和下支撑材料（1），上疏水层（6）上方依次为上驱动电极（7）和上支撑材料（8），上摩擦电极（12）、下摩擦电极（9）分别与上驱动电极（7）、下驱动电极（2）相连，下摩擦电极（9）和上摩擦电极（12）之间为下摩擦材料（10）和上摩擦材料（11）。
2.如权利要求1所述的基于摩擦发电机的自驱动数字微流道，其特征在于：所述下支撑材料（1）为刚性材料，选自硅或玻璃。
3.如权利要求1所述的基于摩擦发电机的自驱动数字微流道，其特征在于：所述下驱动电极（2）为电阻率小于等于1mΩ·cm的金属或合金。
4.如权利要求1所述的基于摩擦发电机的自驱动数字微流道，其特征在于：所述电介质层（3）为电阻率大于等于1GΩ·cm的绝缘材料，选自氧化硅或聚对二甲苯。
5.如权利要求1所述的基于摩擦发电机的自驱动数字微流道，其特征在于：所述下疏水层（4）、上疏水层（6）为疏水角大于等于90°的疏水材料，选自特氟龙或硅烷。
6.如权利要求1所述的基于摩擦发电机的自驱动数字微流道，其特征在于：所述上驱动电极（7）为电阻率小于等于1mΩ·cm的透明材料，选自铟锡金属氧化物。
7.如权利要求1所述的基于摩擦发电机的自驱动数字微流道，其特征在于：所述上支撑材料（8）为透明刚性材料，选自玻璃。
8.如权利要求1所述的基于摩擦发电机的自驱动数字微流道，其特征在于：所述上摩擦电极（12）、下摩擦电极（9）为电阻率小于等于1mΩ·cm的金属或合金。
CN201310745589.3A 2013-12-30 2013-12-30 一种基于摩擦发电机的自驱动数字微流道 Active CN103752357B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310745589.3A CN103752357B (zh) 2013-12-30 2013-12-30 一种基于摩擦发电机的自驱动数字微流道

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310745589.3A CN103752357B (zh) 2013-12-30 2013-12-30 一种基于摩擦发电机的自驱动数字微流道

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103752357A true CN103752357A (zh) 2014-04-30
CN103752357B CN103752357B (zh) 2015-08-12

Family

ID=50519764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310745589.3A Active CN103752357B (zh) 2013-12-30 2013-12-30 一种基于摩擦发电机的自驱动数字微流道

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103752357B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105450079A (zh) * 2014-09-30 2016-03-30 北京纳米能源与系统研究所 振动能收集器及智能流量计
CN106694065A (zh) * 2016-11-29 2017-05-24 北京大学 基于固液摩擦的微流控液体或者气泡检测装置和方法
CN106885762A (zh) * 2016-12-29 2017-06-23 哈尔滨工业大学 基于电容检测的闭环液滴微流控系统
KR101767151B1 (ko) 2015-05-07 2017-08-11 한국기계연구원 임베디드 전극을 포함하는 마찰대전 발전소자
CN109253963A (zh) * 2017-12-19 2019-01-22 北京纳米能源与系统研究所 自驱动颗粒计数仪及其计数方法
CN109248719A (zh) * 2018-10-19 2019-01-22 大连理工大学 一种基于自供电数字微流体的液滴能量收集及驱动系统
CN111604097A (zh) * 2020-06-02 2020-09-01 苏州大学 基于摩擦纳米发电机的生化液滴反应装置及反应方法
CN111804354A (zh) * 2020-04-07 2020-10-23 苏州大学 液滴无损转移装置及方法、液滴微反应方法
CN112275332A (zh) * 2020-09-17 2021-01-29 厦门大学 一种自供电数字微流控芯片及液滴操控方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101329509A (zh) * 2008-07-29 2008-12-24 西安交通大学 一种减阻表面的制造方法
WO2012048040A2 (en) * 2010-10-05 2012-04-12 Anpac Bio-Medical Science Co., Ltd. Micro-devices for disease detection

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101329509A (zh) * 2008-07-29 2008-12-24 西安交通大学 一种减阻表面的制造方法
WO2012048040A2 (en) * 2010-10-05 2012-04-12 Anpac Bio-Medical Science Co., Ltd. Micro-devices for disease detection

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105450079A (zh) * 2014-09-30 2016-03-30 北京纳米能源与系统研究所 振动能收集器及智能流量计
CN105450079B (zh) * 2014-09-30 2019-05-17 北京纳米能源与系统研究所 振动能收集器及智能流量计
KR101767151B1 (ko) 2015-05-07 2017-08-11 한국기계연구원 임베디드 전극을 포함하는 마찰대전 발전소자
CN106694065A (zh) * 2016-11-29 2017-05-24 北京大学 基于固液摩擦的微流控液体或者气泡检测装置和方法
CN106694065B (zh) * 2016-11-29 2019-05-17 北京大学 基于固液摩擦的微流控液体或者气泡检测装置和方法
CN106885762A (zh) * 2016-12-29 2017-06-23 哈尔滨工业大学 基于电容检测的闭环液滴微流控系统
CN109253963A (zh) * 2017-12-19 2019-01-22 北京纳米能源与系统研究所 自驱动颗粒计数仪及其计数方法
CN109248719A (zh) * 2018-10-19 2019-01-22 大连理工大学 一种基于自供电数字微流体的液滴能量收集及驱动系统
WO2021203727A1 (zh) * 2020-04-07 2021-10-14 苏州大学 液滴无损转移装置及方法、液滴微反应方法
CN111804354A (zh) * 2020-04-07 2020-10-23 苏州大学 液滴无损转移装置及方法、液滴微反应方法
CN111804354B (zh) * 2020-04-07 2021-09-21 苏州大学 液滴无损转移装置及方法、液滴微反应方法
US11642668B2 (en) 2020-04-07 2023-05-09 Soochow University Method and device of nondestructive transfer of liquid drops and method of micro-reaction of liquid drops
CN111604097A (zh) * 2020-06-02 2020-09-01 苏州大学 基于摩擦纳米发电机的生化液滴反应装置及反应方法
CN111604097B (zh) * 2020-06-02 2021-12-03 苏州大学 基于摩擦纳米发电机的生化液滴反应装置及反应方法
WO2021244002A1 (zh) * 2020-06-02 2021-12-09 苏州大学 基于摩擦纳米发电机的生化液滴反应装置及反应方法
US11666905B2 (en) 2020-06-02 2023-06-06 Soochow University Triboelectric nanogenerator-based biochemical droplet reaction device and method
CN112275332A (zh) * 2020-09-17 2021-01-29 厦门大学 一种自供电数字微流控芯片及液滴操控方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103752357B (zh) 2015-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103752357A (zh) 一种基于摩擦发电机的自驱动数字微流道
CN103170383B (zh) 基于纳米材料电极修饰的电化学集成数字微流控芯片
US9176587B2 (en) Tactile sense presentation device and tactile sense presentation method
CN104140927A (zh) 一种细胞位姿调节芯片、装置和方法
CN103170384A (zh) 一种基于大小液滴操控的数字微流芯片
CN103954382A (zh) 一种变介质式电容柔性三维力触觉传感器
KR20120111607A (ko) 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서
TW201135545A (en) Touch display structure and touch display apparatus comprising the same
CN102500436A (zh) 基于电润湿的单面二维驱动数字微流控芯片
CN105094425A (zh) 触控传感器及其制备方法及具有触控传感器的显示器件
CN103579490A (zh) 一种晶体管和晶体管阵列
CN104248997A (zh) 一种数字式微流控芯片及其控制方法
CN102698822A (zh) 基于数字微流芯片的通用电极结构
CN105912183A (zh) 电阻式触觉反馈显示装置、工作方法及其检测方法
CN105511702A (zh) 一种具有压力感应的石墨烯电容式触摸屏
CN106611652A (zh) 摩擦电子学调谐二极管及应用其的调制电路
CN103472616B (zh) 一种触控式显示面板、显示装置及彩膜基板制作方法
Wijewardhana et al. Integration of multiple bubble motion active transducers for improving energy-harvesting efficiency
CN109271062A (zh) 一种驱动电路及其驱动方法、触控装置及其工作方法
CN103412024B (zh) 一种集成电化学传感芯片
WO2012176083A3 (en) Active cooling device with electro-statically moving electrode and method of active cooling with electro-statically moving electrode
CN104525285A (zh) 一种超疏水单极板数字微液滴输运装置及其制作方法
CN204039383U (zh) 一种细胞位姿调节芯片和装置
CN103529616A (zh) 一种带触摸功能的电子纸显示模组及装置
CN101867013B (zh) 叉指状电极

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant