CN107779842B - 静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的方法及装置 - Google Patents

静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的方法及装置，通过静电充电使液滴与超疏水基底带有静电电荷，在静电场的作用下，液滴沿着静电场方向弹道发射。所述装置包括：静电发生器、放电针、恒温恒湿装置和所述超疏水低黏附的石英基底；静电发生器与放电针电连接，静电高压电源一端接地，放电针和超疏水低黏附的石英基底固定安装于恒温恒湿装置内，放电针竖直放置，超疏水低黏附的石英基底位于放电针上方，并与之不接触。本发明提供的静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的方法及装置，使用超疏水低黏附石英基体组装的静电发射液滴装置可以在静电场作用下将静止在石英基底表面的微升级液滴以一定的速度和方向排离出固体表面。

Description

静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的方法及装置
技术领域
本发明涉及微流控技术领域，具体涉及一种静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的方法及装置。
背景技术
液滴在超疏水表面的跳跃现象在近年来引起了广泛的研究关注，它在增强自清洁，抗结冰，打印和液滴冷凝等方向具有重要的应用价值。在自然界，一些生物利用自身表面的有结构的超疏水表面将凝结的液滴从身体表面排出。这样的例子有很多，比如水黾利用倾斜的刚毛结构可以使凝结的水滴跳起；蝴蝶利用翅膀表面的微/纳棘轮结构，将液滴有方向的进行驱离；壁虎通过自推进过程从皮肤上除去水；槲寄生，通过表面能量自行推进冷凝水跳跃去除污染物。在特殊的表面结构和微小液滴的融合作用下，合并后的液滴可以从超疏水表面进行弹离。然而，对于较大的微升级别的液滴，甚至对使撞击到表面的液体在几毫秒内从疏水表面反弹，或者使静止的液滴从表面沿受控的弹道方向高速跳起，实现这些现象仍然是一个技术挑战。
发明内容
基于以上背景技术，本发明提供一种静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的方法及装置。使用超疏水低黏附的石英基底组装的静电装置可以在静电场作用下将静止在石英基底表面上的微升级液滴以一定的速度和方向排离出固体表面。
为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的方法，所述方法通过静电充电使液滴与超疏水基底带有静电电荷，在静电场的作用下，液滴沿着静电场方向弹道发射。
优选地，所述超疏水基底为超疏水低黏附的石英基底。
本发明还提供一种超疏水低黏附的石英基底及其制备方法。
一种超疏水低黏附的石英基底，所述石英基底包括有表面覆盖的中空碳硅纳米球；所述中空碳硅纳米球的内外表面修饰有超疏水分子。
优选地，所述二氧化硅纳米球的直径为20±5nm；所述覆盖的中空结构的二氧化硅纳米球的厚度为50nm。
优选地，所述超疏水分子为氟化试剂；更优选地，所述氟化试剂选自(十七氟-1,1,2,2-十四烷基)三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷和十三氟辛基三乙氧基硅烷。
本发明的具有超疏水低粘附性的石英基底是在石英片表面修饰有纳米结构的re-entrant的二氧化硅基底，并采用氟硅烷进行化学修饰，这样基底就呈现超疏水的性质。碳硅纳米球是直径为20±5nm的中空形状，厚度大约为50nm。二级结构和超低表面能的结合使基底呈现超疏水甚至对低表面张力的液体都呈现超疏的性质，比如乙二醇液体。即使基底经过O2等离子体处理5分钟后，也可以保持此性质。因此，本发明制备的超疏水低粘附性的石英基底在高静电压充电中是一个比较稳定的基底。
一种超疏水低黏附的石英基底的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
S1、将石英片依次用丙酮、乙醇和去离子水清洗，之后将其放在蜡烛火焰上进行烟熏直至玻璃片变成黑色；
S2、将烟灰涂布的石英片与四乙氧基硅烷和氨水溶液一起放入真空干燥器中，进行四乙氧基硅烷的化学气相沉积；
S3、将S2得到的石英片在马弗炉中烘烤，得到表面覆盖有中空碳硅纳米球的石英片；
S4、将S3得到的石英片用O2等离子体处理，之后在超疏水分子的正己烷溶液中浸泡；取出待表面溶剂挥发后，得到超疏水低黏附的石英基底。
石英片进行烟熏可以在其表面附着一层碳化物颗粒，接着进行四乙氧基硅烷的化学气相沉积并在马弗炉中进行高温烘烤，最终得到中空碳硅纳米球。
优选地，S2中四乙氧基硅烷的化学气相沉积的时间为24-48小时。
优选地，S3中烘烤的温度为600℃，时间为4小时。
优选地，S4中用O2等离子体处理时功率为150W，时间为10分钟。
优选地，S4中所述超疏水分子的正己烷溶液的浓度为1mg/mL，所述浸泡的时间为30分钟。
优选地，所述超疏水分子为氟化试剂；更优选地，所述氟化试剂选自(十七氟-1,1,2,2-十四烷基)三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷和十三氟辛基三乙氧基硅烷。
使用上述超疏水低黏附的石英基底组装的一种静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的装置，所述装置包括：静电发生器、放电针、恒温恒湿装置和超疏水低黏附的石英基底；所述静电发生器与放电针电连接，静电高压电源一端接地，所述放电针和超疏水低黏附的石英基底固定安装于所述恒温恒湿装置内，所述放电针竖直放置，所述超疏水低黏附的石英基底位于所述放电针上方，并与之不接触。
优选地，所述静电发声器为交流电静电发生器。
优选地，所述放电针是具有直径1mm尖端的圆锥形放电针，并且与石英基底的垂直距离为3mm。
使用上述装置进行液滴弹道发射的具体步骤包括：将恒温恒湿装置调节到设定值；将液滴滴加在石英基底上表面上，开启静电发生器电源，液滴从石英基底沿静电电场线的方向被发射出去。
优选地，将恒温恒湿装置调节到温度25℃，湿度小于10％。
本发明的超疏水低黏附的石英基底的下方是静电发生器的放电针，放电针的尖端可以提供静电电荷从而使超疏水低黏附的石英基底与液滴带有静电电荷。静电场场强大小随着液滴与，放电针的尖端的距离的增加而减小。静止在超疏水表面的水滴(直径约1.6cm)可以被静电力触发。最初，当水滴在超疏水基底表面的时候，它呈现的是近似球形的形状。因为液滴和复合结构的超疏水表面之间的黏附力比较低，所以随着两者带电荷量的增加，两者之间的静电排斥力就会增加。当静电发生器的静电发射电压上升到25.0kV时，从侧视图中可以观察到水滴突然从基底脱离并弹起。这是因为二氧化硅和水的电导率分别为3.2x10-4μS/cm和5.5x 10-2μS/cm，都是绝缘体，这有利于它们对静电电荷的捕获和保持，较少的静电电荷量就可以使液滴从基底弹开。实验用高速摄像机记录了3μL体积的液滴跳起的过程，从液滴开始变形到液滴离开基底，这个过程只需短短的10ms的时间。
本发明的静电发生器的电压是随时间正弦曲线变化的，静电电场强度与放电尖端的距离成反比。本发明中弹起的液滴的方向可以通过液滴在静电电场中的放置位置进行控制。此装置使液滴是沿着静电电场线的方向发射的。
本发明除了液滴在静电电场的作用下在超疏水表面的发射，还探索了在其它不同浸润性表面上由静电电场控制下的液滴的弹离行为。开始时，相同体积的液滴被分别静止放置在超亲水、亲水、疏水、超疏水各个基底的表面，并且在静电发生器放电针尖端的正上方，然后施加一个负的静电电压。当静电电压施加时，静电电荷发生转移。越大的液体润湿面积也意味着越大的接触面积，使液体带上更多和液固界面电性相反的电荷量，与此同时，液体和基底之间的黏附力也是增加的。增加的黏附力使液滴牢固稳定的依附在基底表面，尤其是亲水和超亲水基底表面，这种现象更加明显。表面张力的作用使液滴的形状更加稳定，此时静电力的排斥作用作用在液滴上会使液滴具有分裂的倾向。由于液滴与超疏水表面具有较低的黏附力，所以re-entrant的超疏水表面会最早排斥整个液滴升起。因此使用本发明的超疏水低黏附的石英基底可以更加高效快速的将液滴从石英基底上快速定向的发射。
本发明再一方面还提供静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的方法在微流控、自清洁、印刷和防结冰领域的应用。
本发明的有益效果
本发明提供的静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的方法及装置，使用超疏水低黏附石英基体组装的静电发射液滴装置可以在静电场作用下将静止在石英基底表面的微升级液滴以一定的速度和方向排离出固体表面。
本发明展示了一种新颖的静电操纵方法来控制水滴方向性的跳跃。通过对石英基底表面进行结构修饰和化学修饰，制备了超疏水低黏附的表面。并且利用搭建的静电发射液滴实验装置，在上述超疏水表面，可以实现液体在静电场作用下在几毫秒内完成弹离，甚至有助于过冷水在结冰之前与表面分离。本发明的研究提供了一种在静电场中调控液滴弹道发射的简便方法，是一种在各种应用中能有效进行液滴驱离的比较节能的技术，为各种可能的应用提供新的机会，例如使用静电来控制液滴的跳跃以增强自清洁和减少结冰的作用。
附图说明
图1为超疏水低黏附石英基底透射电子显微镜图像；
图2为修饰有疏水分子的中空碳硅纳米球复合材料的形态，
其中a为使用前，b为使用后；
图3为本发明静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的装置的原理图；
图4为本发明静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的装置的示意图；
图5为本发明高速摄像机拍摄的液滴驱离过程，
其中a为实施例1，b为实施例2，c为实施例3；
图6实施例7中高速摄像机拍摄的过冷水滴驱离过程，
其中a为过冷水液滴在超疏水低黏附基底上驱离过程的图像序列，b为过冷水滴的示意图和照片；
附图标记说明：1-静电发生器，2-放电针，3-超疏水低黏附石英基底，4-恒温恒湿装置，5-液滴。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据以上发明的内容做出一些非本质的改进和调整。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1.
S1、首先将石英片依次用丙酮，乙醇和去离子水清洗。然后将洁净的石英片放在燃烧的蜡烛火焰上进行烟熏直至石英片变成黑色。
S2、烟灰涂布的石英片与含有1mL四乙氧基硅烷(TES)和1mL氨水溶液的两个小烧杯(敞口放置)一起放入真空干燥器中。然后进行四乙氧基硅烷的化学气相沉积(CVD)48小时。
S3、将S2得到的石英片600℃下在马弗炉中烘烤4小时后，亲水性碳硅纳米球涂层结构是中空的。
S4、将S3得到的石英片在150W下用O2等离子体处理10分钟，并在(十七氟-1,1,2,2-十四烷基)三甲氧基硅烷氟化试剂的正己烷溶液(1mg/mL)中浸入30分钟。取出待表面溶剂挥发后，得到超疏水低黏附的石英基底。
S5、组装静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的装置，包括：静电发生器、放电针、恒温恒湿装置和超疏水低黏附的石英基底；将超疏水低黏附的石英基底放置在静电发生器静电放电针上方的左侧方向，高度距离为1cm，静电高压电源一端接地，组装成静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的装置。
S6、将恒温恒湿装置调节到温度25℃，湿度小于10％；将液滴滴加在石英基底上表面上，开启静电发生器电源，将静电发射电压调到20kV，液滴从石英基底沿静电电场线的方向被发射出去。
图1显示了超疏水低黏附石英基底透射电子显微镜(TEM)图像。图2显示了在使用前(a)和使用后(b)的修饰有疏水分子的中空碳硅纳米球复合材料的形态，在使用前后纳米球都保持了中空的状态，说明该结构在静电场下使用具有一定的稳定性。
图3和图4显示了静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的装置的原理图和示意图。水滴停留在超疏水低黏附石英基底的上表面，静电尖端在基底下方，水滴可以停放在电场上方的不同位置，如图3中所示，受静电驱动，充电液滴可以沿着静电场线的弹道线跳出基底表面。
图5中为a为实施例1中高速摄像机拍摄的液滴驱离过程，从图中可看到液滴在27ms时已完全脱离石英基底表面沿着静电场的弹道线发射出去，即图3中所示斜向左上方向。
实施例2.
S1、首先将石英片依次用丙酮，乙醇和去离子水清洗。然后将洁净的石英片放在燃烧的蜡烛火焰上进行烟熏直至石英片变成黑色。
S2、烟灰涂布的石英片与含有1.5mL四乙氧基硅烷(TES)和1mL氨水溶液的两个小烧杯(敞口放置)一起放入真空干燥器中。然后进行四乙氧基硅烷的化学气相沉积(CVD)48小时。
S3、将S2得到的石英片600℃下在马弗炉中烘烤4小时后，亲水性碳硅纳米球涂层结构是中空的。
S4、将S3得到的石英片在150W下用O2等离子体处理10分钟，并在(十七氟-1,1,2,2-十四烷基)三甲氧基硅烷氟化试剂的正己烷溶液(1mg/mL)中浸入30分钟。取出待表面溶剂挥发后，得到超疏水低黏附的石英基底。
S5、组装静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的装置，包括：静电发生器、放电针、恒温恒湿装置和超疏水低黏附的石英基底；将超疏水低黏附的石英基底放置在静电发生器静电放电针上方的竖直方向，高度距离为1cm，静电高压电源一端接地，组装成静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的装置。
S6、将恒温恒湿装置调节到温度25℃，湿度小于10％；将液滴滴加在石英基底上表面上，开启静电发生器电源，将静电发射电压调到20kV，液滴从石英基底沿静电电场线的方向被发射出去。
图5中为b为本实施例2中高速摄像机拍摄的液滴驱离过程，从图中可看到液滴在27ms时已完全脱离石英基底表面沿着静电场的弹道线发射出去，即图3中竖直向上的方向。
实施例3.
S1、首先将石英片依次用丙酮，乙醇和去离子水清洗。然后将洁净的石英片放在燃烧的蜡烛火焰上进行烟熏直至石英片变成黑色。
S2、烟灰涂布的石英片与含有1mL四乙氧基硅烷(TES)和1mL氨水溶液的两个小烧杯(敞口放置)一起放入真空干燥器中。然后进行四乙氧基硅烷的化学气相沉积(CVD)24小时。
S3、将S2得到的石英片600℃下在马弗炉中烘烤4小时后，亲水性碳硅纳米球涂层结构是中空的。
S4、将S3得到的石英片在150W下用O2等离子体处理10分钟，并在(十七氟-1,1,2,2-十四烷基)三甲氧基硅烷氟化试剂的正己烷溶液(1mg/mL)中浸入30分钟。取出待表面溶剂挥发后，得到超疏水低黏附的石英基底。
S5、组装静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的装置，包括：静电发生器、放电针、恒温恒湿装置和超疏水低黏附的石英基底；将超疏水低黏附的石英基底放置在静电发生器静电放电针上方的右侧方向，高度距离为1cm，静电高压电源一端接地，组装成静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的装置。
S6、将恒温恒湿装置调节到温度25℃，湿度小于10％；将液滴滴加在石英基底上表面上，开启静电发生器电源，将静电发射电压调到20kV，液滴从石英基底沿静电电场线的方向被发射出去。
图5中为c为本实施例3中高速摄像机拍摄的液滴驱离过程，从图中可看到液滴在27ms时已完全脱离石英基底表面沿着静电场的弹道线发射出去，即图3中斜向右上方向。
实施例4.
S1、首先将石英片依次用丙酮，乙醇和去离子水清洗。然后将洁净的石英片放在燃烧的蜡烛火焰上进行烟熏直至石英片变成黑色。
S2、烟灰涂布的石英片与含有1mL四乙氧基硅烷(TES)和1mL氨水溶液的两个小烧杯(敞口放置)一起放入真空干燥器中。然后进行四乙氧基硅烷的化学气相沉积(CVD)24小时。
S3、将S2得到的石英片600℃下在马弗炉中烘烤4小时后，亲水性碳硅纳米球涂层结构是中空的。
S4、将S3得到的石英片在150W下用O2等离子体处理10分钟，并在(十七氟-1,1,2,2-十四烷基)三甲氧基硅烷氟化试剂的正己烷溶液(1mg/mL)中浸入30分钟。取出待表面溶剂挥发后，得到超疏水低黏附的石英基底。
S5、组装静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的装置，包括：静电发生器、放电针、恒温恒湿装置和超疏水低黏附的石英基底；将超疏水低黏附的石英基底放置在静电发生器静电放电针上方的左侧方向，高度距离为0.5cm，静电高压电源一端接地，组装成静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的装置。
S6、将恒温恒湿装置调节到温度25℃，湿度小于10％；将液滴滴加在石英基底上表面上，开启静电发生器电源，将静电发射电压调到15kV，液滴从石英基底沿静电电场线的方向被发射出去。
液滴完全脱离石英基底表面沿着静电场的弹道线在左上方发射出去。
实施例5.
S1、首先将石英片依次用丙酮，乙醇和去离子水清洗。然后将洁净的石英片放在燃烧的蜡烛火焰上进行烟熏直至石英片变成黑色。
S2、烟灰涂布的石英片与含有1.5mL四乙氧基硅烷(TES)和1mL氨水溶液的两个小烧杯(敞口放置)一起放入真空干燥器中。然后进行四乙氧基硅烷的化学气相沉积(CVD)48小时。
S3、将S2得到的石英片600℃下在马弗炉中烘烤4小时后，亲水性碳硅纳米球涂层结构是中空的。
S4、将S3得到的石英片在150W下用O2等离子体处理10分钟，并在十三氟辛基三乙氧基硅烷的正己烷溶液(1mg/mL)中浸入30分钟。取出待表面溶剂挥发后，得到超疏水低黏附的石英基底。
S5、组装静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的装置，包括：静电发生器、放电针、恒温恒湿装置和超疏水低黏附的石英基底；将超疏水低黏附的石英基底放置在静电发生器静电放电针正上方，高度距离为1cm，静电高压电源一端接地，组装成静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的装置。
S6、将恒温恒湿装置调节到温度25℃，湿度小于10％；将液滴滴加在石英基底上表面上，开启静电发生器电源，将静电发射电压调到15kV，液滴从石英基底沿静电电场线的方向被发射出去。
液滴完全脱离石英基底表面沿着静电场的弹道线在正上方发射出去。
实施例6.
S1、首先将石英片依次用丙酮，乙醇和去离子水清洗。然后将洁净的石英片放在燃烧的蜡烛火焰上进行烟熏直至石英片变成黑色。
S2、烟灰涂布的石英片与含有1mL四乙氧基硅烷(TES)和1mL氨水溶液的两个小烧杯(敞口放置)一起放入真空干燥器中。然后进行四乙氧基硅烷的化学气相沉积(CVD)48小时。
S3、将S2得到的石英片600℃下在马弗炉中烘烤4小时后，亲水性碳硅纳米球涂层结构是中空的。
S4、将S3得到的石英片在150W下用O2等离子体处理10分钟，并在(十七氟-1,1,2,2-十四烷基)三甲氧基硅烷氟化试剂的正己烷溶液(1mg/mL)中浸入15分钟。取出待表面溶剂挥发后，得到超疏水低黏附的石英基底。
S5、组装静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的装置，包括：静电发生器、放电针、恒温恒湿装置和超疏水低黏附的石英基底；将超疏水低黏附的石英基底放置在静电发生器静电放电针上方的右侧方向，高度距离为0.8cm，静电高压电源一端接地，组装成静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的装置。
S6、将恒温恒湿装置调节到温度25℃，湿度小于10％；将液滴滴加在石英基底上表面上，开启静电发生器电源，将静电发射电压调到18kV，液滴从石英基底沿静电电场线的方向被发射出去。
液滴完全脱离石英基底表面沿着静电场的弹道线在右上方发射出去。
实施例7.
S1、首先将石英片依次用丙酮，乙醇和去离子水清洗。然后将洁净的石英片放在燃烧的蜡烛火焰上进行烟熏直至石英片变成黑色。
S2、烟灰涂布的石英片与含有1mL四乙氧基硅烷(TES)和1mL氨水溶液的两个小烧杯(敞口放置)一起放入真空干燥器中。然后进行四乙氧基硅烷的化学气相沉积(CVD)48小时。
S3、将S2得到的石英片600℃下在马弗炉中烘烤4小时后，亲水性碳硅纳米球涂层结构是中空的。
S4、将S3得到的石英片在150W下用O2等离子体处理10分钟，并在(十七氟-1,1,2,2-十四烷基)三甲氧基硅烷氟化试剂的正己烷溶液(1mg/mL)中浸入15分钟。取出待表面溶剂挥发后，得到超疏水低黏附的石英基底。
S5、组装静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的装置，包括：静电发生器、放电针、恒温恒湿装置和超疏水低黏附的石英基底；将超疏水低黏附的石英基底放置在静电发生器静电放电针正上方方向，高度距离为0.8cm，静电高压电源一端接地，组装成静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的装置。
S6、将恒温恒湿装置调节到温度25℃，湿度小于10％；将过冷水液滴滴加在石英基底上表面上，开启静电发生器电源，将静电发射电压调到25kV，液滴从石英基底沿竖直方向被驱离出固体表面。
图6中a为实施例1中高速摄像机拍摄的液滴驱离过程，从图中可看到过冷水液滴在完全脱离石英基底表面沿着静电场的弹道线发射出去，即图6中所示竖直方向。
静电调控的液滴弹道发射具有基础和实际的应用，例如从乌云中发射的液滴到自清洁，防结冰，冷凝传质换热等方面。本发明证实了液滴从超疏水表面弹道跳跃的行为；在静电场作用下，受同种电荷之间的排斥力的驱动，液滴可以从表面跳起。即使对于微升体积的过冷状态的液滴，在几十毫秒的时间内也可以跳起，比过冷水结冰的时间还要短。并且本发明可以通过调节液滴在电场中的相对位置控制液滴弹道发射的方向。本发明的研究提供了一种在静电场中调控液滴弹道发射的简便方法，是一种在各种应用中能有效进行液滴驱离的比较节能的技术。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的方法，其特征在于，所述方法通过静电充电使液滴与超疏水基底带有静电电荷，在静电场的作用下，液滴沿着静电场方向弹道发射；
所述超疏水基底为超疏水低黏附的石英基底；所述石英基底包括有表面覆盖的中空碳硅纳米球；所述中空碳硅纳米球的内外表面修饰有超疏水分子；所述中空碳硅纳米球的直径为20±5nm，厚度为50nm；
所述石英基底的制备方法包括以下步骤：
S1、将石英片依次用丙酮、乙醇和去离子水清洗，之后将其放在蜡烛火焰上进行烟熏直至玻璃片变成黑色；
S2、将烟灰涂布的石英片与四乙氧基硅烷和氨水溶液一起放入真空干燥器中，进行四乙氧基硅烷的化学气相沉积；
S3、将S2得到的石英片在马弗炉中烘烤，得到表面覆盖有中空碳硅纳米球的石英片；
S4、将S3得到的石英片用O2等离子体处理，之后在超疏水分子的正己烷溶液中浸泡；取出待表面溶剂挥发后，得到超疏水低黏附的石英基底。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超疏水分子为氟化试剂，选自(十七氟-1,1,2,2-十四烷基)三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷和十三氟辛基三乙氧基硅烷。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中四乙氧基硅烷的化学气相沉积的时间为24-48小时。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，S3中烘烤的温度为600℃，时间为4小时。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，S4中用O2等离子体处理时功率为150W，时间为10分钟。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，S4中所述超疏水分子的正己烷溶液的浓度为1mg/mL，所述浸泡的时间为30分钟。
7.一种静电调控在超疏水基底上的液滴弹道发射的装置，其特征在于，所述装置包括：静电发生器、放电针、恒温恒湿装置和超疏水低黏附的石英基底；所述静电发生器与放电针电连接，静电高压电源一端接地，所述放电针和超疏水低黏附的石英基底固定安装于所述恒温恒湿装置内，所述放电针竖直放置，所述超疏水低黏附的石英基底位于所述放电针上方，并与之不接触；
其中，所述石英基底包括有表面覆盖的中空碳硅纳米球；所述中空碳硅纳米球的内外表面修饰有超疏水分子；所述中空碳硅纳米球的直径为20±5nm，厚度为50nm。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述静电发声器为交流电静电发生器；所述放电针是具有直径1mm尖端的圆锥形放电针，并且与石英基底的垂直距离为3mm。
9.一种使用如权利要求7所述的装置进行液滴弹道发射方法，其特征在于，包括以下步骤：将恒温恒湿装置调节到设定值；将液滴滴加在石英基底上表面上，开启静电发生器电源，液滴从石英基底沿静电电场线的方向被发射出去。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，将恒温恒湿装置调节到温度25℃，湿度小于10％。
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