CN108315710A - 一种用于微量试剂无损拾取转移的仿生涂层 - Google Patents

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孙明琪
姚凯丽
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Abstract

本发明提供了一种用于微量试剂无损拾取转移的仿生涂层，属于仿生超疏水材料的制备技术领域。本发明包括以下步骤：一、通过微波等离子体化学气相沉积法，制备出具有超疏水性能的表面氢化的金刚石微球。二、将制备的超疏水金刚石微球通过环氧树脂胶水均匀胶粘到转移装置的表面，固化24小时使复合涂层稳定。三、将未与转移装置表面牢固结合的金刚石微球去除，使清理后的涂层表面获得超疏水且具有超高粘滞力的特殊浸润性能。本发明具有较好的力学性能，并且对强酸强碱的腐蚀性的水溶试剂能保持稳定的性能，为微量水溶试剂的无损拾取与转移提供了一种新途径。

Description

一种用于微量试剂无损拾取转移的仿生涂层
技术领域
本发明涉及一种用于微量试剂无损拾取转移的仿生涂层，属于仿生超疏水材料的制备技术领域。
背景技术
在化学以及生物医学培养实验中，经常涉及到微量试剂或少量粉体的添加处理，这种情况下使用移液管或镊子难于做到无损拾取并转移，而反应试剂的不精确添加很可能导致实验结果不佳甚至实验失败。因此，解决微量试剂的无损拾取转移问题尤为重要。
现有的关于微量试剂无损拾取转移方法，主要是应用仿生超疏水材料来对反应试剂进行精准添加，但是现有的疏水材料表面微纳米结构的力学性能较差，使用寿命较短，并且，现有的仿生超疏水表面通常对腐蚀性的溶液失效，特别是在强酸强碱的环境下，材料表面容易失去其特殊的浸润性，不能完成微量腐蚀性试剂的无损转移。由于这些问题的存在，限制了这一技术在生物医学以及化学领域的广泛应用。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种用于微量试剂无损拾取转移的仿生涂层。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明一种用于微量试剂无损拾取转移的仿生涂层，包括以下步骤：
步骤一：对硅基底进行清洗；将清洗后的硅基底置于微波等离子体化学气相沉积系统样品台上；
步骤二：通过真空获得系统将真空仓内抽成真空，开启微波发生装置电源，通过氢等离子体对硅基底进行清洗并加热；
步骤三：硅基底温度达到500～600℃，向反应仓内通入CH4参加反应，形成高能等离子体球并进行表面氢化的金刚石微球的生长；
步骤四：表面氢化的金刚石微球的生长时间为0～24小时，获得一定厚度的金刚石微球薄膜；关闭所有电源，即制得超疏水的金刚石微球，通过刀片刮取并收集制备的金刚石微球；
步骤五：将制得的超疏水金刚石微球使用环氧树脂胶水均匀胶粘到转移装置的表面，使用的环氧树脂胶水完全固化后表现为亲水性，且其接触角为0～50°，在60℃的干燥箱中经过24小时固化后，使用毛刷将未粘接于转移装置表面的金刚石微球去除回收，在复合表面均匀制造亲水缺陷，获得超疏水且具有超高粘滞力的复合仿生涂层。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明通过模仿自然界中花瓣表面的特殊纹理，制备出一种具有特殊浸润特性的表面，这种表面表现出超疏水性能(接触角为150°至170°)且具有超高的粘滞力(2～10微升的水滴粘附在其表面360°旋转不脱落)的奇特状态。
本发明提高了仿生超疏水材料表面的力学性能，其1cm2涂层在10牛的压力下经过摩擦磨损实验，磨损后其接触角仍然大于150°。
本发明具有耐酸碱腐蚀(pH值范围由1至14)的特性，可应用于腐蚀性水溶试剂的微量无损拾取与转移，以及含有少量粉体的悬浊液的无损转移。
附图说明
图1为本发明一种用于微量试剂无损拾取转移的仿生涂层的产品界面结构示意图。
图2为本发明一种用于微量试剂无损拾取转移的仿生涂层的表面扫描电镜图。
图1中的附图标记，1为表面氢化的金刚石微球，2为(固化后的)环氧树脂胶水。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1和图2所示，本实施例所涉及的一种用于微量试剂无损拾取转移的仿生涂层，包括：表面氢化的金刚石微球，环氧树脂胶水。
本发明一种用于微量试剂无损拾取转移的仿生涂层，包括以下步骤：
步骤一：通过微波等离子体化学气相沉积法，制备出具有超疏水性能的表面氢化的金刚石微球1。
步骤二：将制备的超疏水金刚石微球通过环氧树脂胶水均匀胶粘到转移装置的表面，固化24小时使复合涂层稳定。
步骤三：将未与转移装置表面牢固结合的金刚石微球去除，使清理后的涂层表面获得超疏水且具有超高粘滞力的特殊浸润性能。
上述的一种用于微量试剂无损拾取转移的仿生涂层，步骤一所述的金刚石微球，其尺寸大约为100～300微米，且呈疏松多孔状堆积在一起
上述的一种用于微量试剂无损拾取转移的仿生涂层，步骤二所述的复合涂层，具有较好的力学性能，并且对腐蚀性的水溶试剂保持稳定有效的性能。
上述的一种用于微量试剂无损拾取转移的仿生涂层，步骤三所述的清理后的复合涂层，具有超疏水且超高粘滞力的特殊浸润性能，其接触角为150°至170°，且2～10微升的水滴在其表面稳定粘连，将转移装置旋转360°水滴保持固定。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1
本实施例在一种用于微量试剂无损拾取转移的仿生涂层，具体方法包括：
步骤一：将硅基底(2英寸)在丙酮中超声清洗15分钟后吹干，再用酒精超声清洗15分钟吹干；将清洗后的硅基底置于微波等离子体化学气相沉积系统样品台上；
步骤二：通过真空获得系统将真空仓内抽成真空，当真空仓内真空度达到5.0×10～6mbar时，向真空仓内通入H2，气体流量为100sccm，当真空仓内压强为10mbar时，开启微波发生装置电源，通过氢等离子体对基底进行清洗并加热；
步骤三：当基底温度达到500～600℃时，向反应仓内通入CH4参加反应，形成高能等离子体球。此时，气体总流量为100～200sccm，CH4浓度为10～40％，气压为80～100mbar，微波功率为3000W，进行表面氢化的金刚石微球1的生长；
步骤四：金刚石微球1的生长时间为0～24小时，可以获得一定厚度的金刚石微球薄膜；关闭所有电源，即制得超疏水的金刚石微球1，通过刀片刮取并收集制备的金刚石微球1；
步骤五：将制得的超疏水金刚石微球1使用环氧树脂胶水2均匀胶粘到各种转移装置的表面，使用的环氧树脂胶水2完全固化后表现为亲水性，且其接触角为0～50°。在60℃的干燥箱中经过24小时固化后，使用毛刷将未粘接于转移装置表面的金刚石微球1去除回收，在复合表面均匀制造亲水缺陷，获得超疏水且具有超高粘滞力的复合仿生涂层。
步骤六：超疏水且高粘滞力的仿生涂层在微量试剂无损拾取与转移中的使用。对于微量的液体水剂，可以直接使用制备的仿生涂层与其接触拾取并转移至反应器皿；对于少量的粉体材料，可以使用仿生涂层先抓取一个微量水滴，然后通过抓取的水滴对粉体材料进行拾取并转移至反应器皿，实现对粉体材料的无损拾取与转移。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种用于微量试剂无损拾取转移的仿生涂层，其特征在于，
步骤一：对硅基底进行清洗；将清洗后的硅基底置于微波等离子体化学气相沉积系统样品台上；
步骤二：通过真空获得系统将真空仓内抽成真空，开启微波发生装置电源，通过氢等离子体对硅基底进行清洗并加热；
步骤三：硅基底温度达到500～600℃，向反应仓内通入CH4参加反应，形成高能等离子体球并进行表面氢化的金刚石微球的生长；
步骤四：表面氢化的金刚石微球的生长时间为0～24小时，获得一定厚度的金刚石微球薄膜；关闭所有电源，即制得超疏水的金刚石微球，通过刀片刮取并收集制备的金刚石微球；
步骤五：将制得的超疏水金刚石微球使用环氧树脂胶水均匀胶粘到转移装置的表面，使用的环氧树脂胶水完全固化后表现为亲水性，且其接触角为0～50°，在60℃的干燥箱中经过24小时固化后，使用毛刷将未粘接于转移装置表面的金刚石微球去除回收，在复合表面均匀制造亲水缺陷，获得超疏水且具有超高粘滞力的复合仿生涂层。
2.根据权利要求1所述的一种用于微量试剂无损拾取转移的仿生涂层，其特征在于，步骤一中，将硅基底在丙酮中超声清洗15分钟后吹干，再用酒精超声清洗15分钟吹干。
3.根据权利要求1所述的一种用于微量试剂无损拾取转移的仿生涂层，其特征在于，步骤二中，真空仓内真空度达到5.0×10～6mbar时，向真空仓内通入H2，气体流量为100sccm，当真空仓内压强为10mbar时，开启微波发生装置电源。
4.根据权利要求1所述的一种用于微量试剂无损拾取转移的仿生涂层，其特征在于，步骤三中，气体总流量为100～200sccm，CH4浓度为10～40％，气压为80～100mbar，微波功率为3000W。
5.根据权利要求1所述的一种用于微量试剂无损拾取转移的仿生涂层，其特征在于，步骤三中，制备的金刚石微球的表面接触角为150～170°。
6.根据权利要求1所述的一种用于微量试剂无损拾取转移的仿生涂层，其特征在于，步骤三中，制备的金刚石微球的尺寸为100～300纳米。
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