本發(fā)明屬于超細功能材料應用技術(shù)領域，具體為使用微納米疏水顆粒生產(chǎn)液體彈珠的方法。

背景技術(shù)：

軟物質(zhì)是自然界、生命體系、日常生活和工業(yè)技術(shù)中廣泛存在的物質(zhì)體系。軟物質(zhì)這一名稱是相對于常見的金屬、陶瓷、玻璃等硬物質(zhì)而提出的，包括了聚合物、液晶、表面活性劑、膠體、乳狀液、顆粒物質(zhì)等。軟物質(zhì)的特點在于他們?nèi)鄙儆驳慕Y(jié)構(gòu)，微小的力就能產(chǎn)生很大的形變。而且其他微小的作用也會帶來很大的改變，例如表面活性劑，十萬分之一的氟碳表面活性劑加在水中就會使水的表面張力降低一半。本文中研究的納米疏水二氧化硅顆粒也是一樣，微量的納米顆粒的添加帶來了不同于水的物理性質(zhì)。牛頓流體是任何切變力會引起流動的簡單流體，流動性質(zhì)可以用粘滯系數(shù)表征。固體的彈性變形和外力的關系有彈性模量來描述。而軟物質(zhì)不同于固體和液體，通常表現(xiàn)為非牛頓流體的特點，切變強度相關于切變速率。顆粒物質(zhì)是生活中和工業(yè)上常見的離散體物質(zhì)。顆粒物質(zhì)與其他軟物質(zhì)體系的區(qū)別在于其尺寸較大一般在微米級別，其勢能比kt大10¹²倍以上。顆粒體系能量會由于顆粒之間的摩擦和碰撞而消耗，呈現(xiàn)出很多特別的運動行為。

使用疏水的粉末包裹住液體，這個簡單的現(xiàn)象叫做液體彈珠。液體彈珠外層顆粒的包裹降低了液體的揮發(fā)速度，而且被包裹的液體不會接觸固體基底，會產(chǎn)生很大的接觸角，表現(xiàn)出極佳的疏水性，液體彈珠在物體表面的移動阻力很小，受到微小的擾動就會快速的運動，并且在運動中避免了污染。關于液體彈珠的專利文獻主要有以下這些：

公開號:104959086a的發(fā)明《利用柔性超疏水表面紙張制備液體彈珠的方法》公開了一種利用柔性超疏水紙張制備液體彈珠的新方法，先通過噴涂法得到柔性超疏水紙張基底，再將量超疏水粉末鋪在柔性超疏水紙張表面，然后將水滴注到柔性超疏水紙張，利用柔性超疏水紙張的柔性翻折，使得液滴在疏水紙張表面來回滾動形成液體彈珠。具體包括以下工藝步驟：(1)柔性超疏水表面紙張的制備：將疏水二氧化硅粉末分散于無水乙醇形成懸浮液，然后以氮氣為載氣，柔性紙張為基底，通過噴涂法在基底上形成疏水二氧化硅涂層，得到柔性超疏水表面紙張；(2)液體彈珠的制備：將疏水粉末鋪于柔性超疏水表面紙張上，用微量注射器將水滴注到柔性超疏水表面紙張上，然后晃動紙張，液滴在紙張上來回滾動使疏水粉末均勻包裹在液滴表面，形成白色液體彈珠。

公開號:104151571a的發(fā)明《一種利用含氟自組裝膠束制備響應性液體彈珠的方法》公開了一種利用含氟自組裝膠束制備響應性液體彈珠(liquidmarble)的方法，屬于高分子材料與傳感技術(shù)領域。制備方法為：將功能性親水單體、疏水單體以及含氟單體進行自由基無規(guī)共聚得到響應性雙親性共聚物，利用自組裝手段將無規(guī)共聚物進行自組裝形成含氟的自組裝膠束。將此類含氟的膠束粒子穩(wěn)定包覆液體制備液體彈珠，可應用于氣體傳感、微流體運輸、油污檢測等領域。本發(fā)明以自組裝有機粒子作為穩(wěn)定粒子，可設計性強，易實現(xiàn)液體彈珠的響應性。包括如下步驟：(1)通過自由基聚合制備一種響應性雙親性含氟無規(guī)共聚物；(2)將步驟(1)所得的共聚物在選擇性溶劑中進行自組裝得到含氟自組裝膠束粒子分散液，再經(jīng)透析、冷凍干燥得到含氟自組裝膠束粉末；(3)利用滾滴法將液體滾滴在步驟(2)所得的含氟自組裝膠束粉末上制備得到液體彈珠。

公開號:105699428a的發(fā)明《一種測試乳液和液體彈珠穩(wěn)定性的裝置和方法》公開的測試乳液穩(wěn)定性的方法，所述乳液包括油相材料、水相材料以及表面活性劑，其中所述水相材料以液滴的形式分散在所述油相材料中，所述方法包括：1)、在所述油相材料中形成由所述水相材料構(gòu)成的第一液滴和第二液滴，并使所述第一液滴和所述第二液滴相互接觸而不聚并；2)、該步驟選自如下步驟a)和b)之一：a)、在所述第一液滴與所述第二液滴之間施加一直流電壓，并使所述直流電壓逐漸增加，直到所述第一液滴和所述第二液滴聚并，此時所對應的直流電壓的值為臨界電壓值，用于表征所述乳液的穩(wěn)定性；b)、i)在所述第一液滴與所述第二液滴之間施加一交流電壓，使所述交流電壓的幅值固定，并逐漸降低頻率，直到所述第一液滴和所述第二液滴聚并，此時所對應的頻率值為對應于該幅值的臨界頻率值；ii)逐步增加所述交流電壓的幅值，并在每個幅值下重復上述步驟i)得到與其對應的臨界頻率值，直到臨界頻率值收斂于一臨界頻率飽和值)，所述臨界頻率飽和值表征所述乳液的穩(wěn)定性。

與液體彈珠應用有關的專利文獻主要有公開號:105277545a的發(fā)明《一種基于液體彈珠的氣體傳感器及其制備方法》、公開號:105361242a的發(fā)明《一種基于液體彈珠的多功能型香煙爆珠及其制備方法》、公開號:105362086a的發(fā)明《一種基于液體彈珠的“固體”香水及其制備方法》公開的液體彈珠的制備方法主要為：包括如下步驟：以疏水性粉末為穩(wěn)定劑，在穩(wěn)定劑上方滴加含有指示劑的混合溶液，通過滾滴法制備液體彈珠。公開號:105560070a的發(fā)明《一種基于液體彈珠的多功能防曬霜及其制備方法》公開的多功能防曬霜的制備方法，包括如下步驟：將疏水性粉末和功能性液體按一定比例加入到攪拌機中，高速攪拌一定時間后得蓬松狀的液體彈珠，即多功能防曬霜。

液體彈珠可以被分開、合并、漂浮，內(nèi)部的液體可以被混合，這些操作可以滿足液滴微流體的所有操作，并且很適合作為微量的反應容器用于生物及化學實驗，可以應用于空氣探測，水污染探測，測量血型等方面。在文獻sarvif.,etal.cardiogenesisofembryonicstemcellswithliquidmarblemicro-bioreactor[j].advancedhealthcarematerials.2015,v4(1):77-86.和arbatant.,lil.,tianj.,shenw.,liquidmarblesasmicro-bioreactorsforrapidbloodtyping[j].advancedhealthcarematerials.2012,v1(1):80-83.中使用了聚四氟乙烯粉末和沉淀碳酸鈣滾動產(chǎn)生液體彈珠，并在液體彈珠內(nèi)進行化學和生物的實驗。

在使用液體彈珠作為生物化學反應容器的時候，由于生產(chǎn)方法是傳統(tǒng)的滾動方法，生產(chǎn)的液體彈珠表面顆粒密度低，穩(wěn)定性不高，特別是透明度比較低，不能清晰看到內(nèi)部的反應現(xiàn)象。急需一種穩(wěn)定性好，透明度高的的液體彈珠產(chǎn)品。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)透明液體彈珠的方法，包括如下步驟：

控制室內(nèi)溫度在15-30℃，最好為20℃±2℃，室內(nèi)濕度50％以上，準備sio2納米顆粒制作液體彈珠，使用的二氧化硅是通過二甲基二氯硅烷修飾的氣相沉積法制造的納米顆粒，平均粒徑在納米級別。

先將靜止的振動臺平面覆蓋一層塑料薄膜防止污染，將一個不親水的塑料培養(yǎng)皿放在靜止的電動振動臺平面上進行操作，該塑料培養(yǎng)皿直徑至少20mm。

在塑料培養(yǎng)皿內(nèi)底部鋪滿一層二氧化硅粉末，粉末需要完全覆蓋表面。

使用微量移液器滴下液滴10-1000微升，讓液滴落在二氧化硅粉末層上。

開啟電動振動臺，參數(shù)設置為頻率30-100hz，加速度20-30m/s²。震動時間在30-60s，對液滴和粉末進行振動處理即得液體彈珠。

較佳的，所述振動處理為頻率70-90hz，加速度28-30m/s²。

較佳的，所述振動處理為頻率60-80hz，加速度27-29m/s²。

較佳的，所述振動處理頻率為50-60hz，加速度25-27m/s²。

較佳的，所述振動處理頻率為50hz，加速度25m/s²。

所述液體彈珠穩(wěn)定性高、透明度高，可以用于生物化學實驗微型反應容器。

本發(fā)明生產(chǎn)的液體彈珠可以作為透明容器承載生物和化學實驗。具體過程為：

控制實驗室溫度20℃，室內(nèi)濕度50％，準備sio2納米顆粒制作液體彈珠，使用的納米顆粒是納米二氧化硅疏水顆粒，平均粒徑在納米級別。

先將靜止的振動臺平面覆蓋一層透明pvc薄膜防止污染振動臺，將一個常見尺寸的pe塑料培養(yǎng)皿放在電動振動臺的平面上進行操作。

在塑料培養(yǎng)皿上鋪滿一層二氧化硅粉末，均勻的完全覆蓋表面。使用微量移液器吸取少量即將用于實驗的液體，范圍在10-1000微升，讓液滴慢慢落在顆粒層上。

開啟電動振動臺，參數(shù)設置為頻率30-100hz，加速度20-30m/s²。震動時間為30-60s，對液滴和粉末進行振動處理即產(chǎn)生了可以用于生物和化學實驗的液體彈珠。

將振動處理后的液體彈珠從塑料培養(yǎng)皿中取出放在下一步實驗用的培養(yǎng)皿中，這時液體彈珠清晰地呈現(xiàn)出液滴的顏色。

使用微量注射器將用于反應的不超過原液滴體積20％的微量液體注入液體彈珠中，就可以在透明的液體彈珠上觀察到反應發(fā)生的顏色變化。

較佳的，所述振動處理為頻率70-90hz，加速度28-30m/s²。

較佳的，所述振動處理為頻率60-80hz，加速度27-29m/s²。

較佳的，所述振動處理頻率為50-60hz，加速度25-27m/s²。

較佳的，所述振動處理頻率為50hz，加速度25m/s²。

結(jié)合附圖1-4能夠說明：本發(fā)明方法生產(chǎn)的液體彈珠的透明度，遠優(yōu)于其他方法生產(chǎn)的液體彈珠。

有益效果

本發(fā)明是一種生產(chǎn)液體彈珠的方法，生產(chǎn)出的液體彈珠具有穩(wěn)定性高，透明度高的特點，在實驗中能更清晰的觀察現(xiàn)象，有利于作為環(huán)保的微型生物化學實驗容器進行實驗。

附圖說明

圖1為體積為50微升的純水滴透明度示意圖；

圖2為本發(fā)明方法生產(chǎn)的，體積為50微升的液體彈珠透明度示意圖；

圖3為傳統(tǒng)方法使用500納米直徑的聚四氟乙烯顆粒生產(chǎn)的，體積為50微升的液體彈珠透明度示意圖；

圖4為傳統(tǒng)方法使用納米二氧化硅顆粒生產(chǎn)的，體積為50微升的液體彈珠透明度示意圖。

具體實施方式

實施例1

一種生產(chǎn)透明液體彈珠的方法，包括如下步驟：

控制室內(nèi)溫度在15℃，室內(nèi)濕度50％以上，準備sio2納米顆粒制作液體彈珠，使用的二氧化硅是通過二甲基二氯硅烷修飾的氣相沉積法制造的納米顆粒，平均粒徑在納米級別。

先將靜止的振動臺平面覆蓋一層塑料薄膜防止污染，將一個不親水的塑料容器放在靜止的電動振動臺平面上進行操作，該塑料容器直徑至少20mm。

在塑料容器內(nèi)底部鋪滿一層二氧化硅粉末，粉末需要完全覆蓋表面。

使用微量移液器滴下液滴10微升，讓液滴落在二氧化硅粉末層上。

開啟電動振動臺，參數(shù)設置為頻率30hz，加速度20m/s²。震動時間在60s，對液滴和粉末進行振動處理即得液體彈珠。

實施例2

一種生產(chǎn)透明液體彈珠的方法，包括如下步驟：

控制室內(nèi)溫度在30℃，室內(nèi)濕度50％以上，準備sio2納米顆粒制作液體彈珠，使用的二氧化硅是通過二甲基二氯硅烷修飾的氣相沉積法制造的納米顆粒，平均粒徑在納米級別。

先將靜止的振動臺平面覆蓋一層塑料薄膜防止污染，將一個不親水的塑料培養(yǎng)皿放在靜止的電動振動臺平面上進行操作，該塑料培養(yǎng)皿直徑至少20mm。

在塑料培養(yǎng)皿內(nèi)底部鋪滿一層二氧化硅粉末，粉末需要完全覆蓋表面。

使用微量移液器滴下液滴1000微升，讓液滴落在二氧化硅粉末層上。

開啟電動振動臺，參數(shù)設置為頻率100hz，加速度30m/s²。震動時間在30s，對液滴和粉末進行振動處理即得液體彈珠。

實施例3

一種生產(chǎn)透明液體彈珠的方法，包括如下步驟：

控制室內(nèi)溫度在25℃，室內(nèi)濕度50％以上，準備sio2納米顆粒制作液體彈珠，使用的二氧化硅是通過二甲基二氯硅烷修飾的氣相沉積法制造的納米顆粒，平均粒徑在納米級別。

先將靜止的振動臺平面覆蓋一層塑料薄膜防止污染，將一個不親水的塑料培養(yǎng)皿放在靜止的電動振動臺平面上進行操作，該塑料培養(yǎng)皿直徑至少20mm。

在塑料培養(yǎng)皿內(nèi)底部鋪滿一層二氧化硅粉末，粉末需要完全覆蓋表面。

使用微量移液器滴下液滴500微升，讓液滴落在二氧化硅粉末層上。

開啟電動振動臺，參數(shù)設置為頻率80hz，加速度27m/s²。震動時間在45s，對液滴和粉末進行振動處理即得液體彈珠。

實施例4

一種生產(chǎn)液體彈珠的方法，以及用所述方法生產(chǎn)的液體彈珠進行血型測試。具體過程為：

控制實驗室溫度22℃，室內(nèi)濕度50％，準備sio2納米顆粒制作液體彈珠，使用的納米顆粒是納米二氧化硅疏水顆粒，具體為通過二甲基二氯硅烷修飾的氣相沉積法制造的納米二氧化硅顆粒，平均粒徑16nm。

先將靜止的振動臺平面覆蓋一層透明pvc薄膜防止污染振動臺，將一個pe塑料培養(yǎng)皿放在電動振動臺的平面上進行操作，該塑料培養(yǎng)皿直徑為50mm。

在塑料培養(yǎng)皿上鋪滿一層二氧化硅粉末，均勻的完全覆蓋表面。使用微量移液器吸取待測的血液50微升，讓液滴慢慢落在顆粒層上。

開啟電動振動臺，參數(shù)設置為頻率50hz，加速度25m/s²。震動時間為30s，對血液和粉末進行振動處理即產(chǎn)生了液體彈珠。

將振動處理后的液體彈珠從塑料培養(yǎng)皿中取出放在測血型的培養(yǎng)皿中，這時液體彈珠清晰地呈現(xiàn)出血液的紅色。

使用相同方法制作兩個血液的液體彈珠，之后使用微量注射器將用于測試血型的a型凝集素和b型凝集素分別注入兩個液體彈珠中，

(1)如果注射a型凝集素的血液出現(xiàn)血細胞凝集反應，由于凝集的紅細胞沉淀到大理石底部，血液液體彈珠的初始單一紅色分為兩種清晰可辨的淺色和深紅色部分。血液液體彈珠的這種顏色分離的出現(xiàn)表明發(fā)生了凝集反應，表明紅細胞表面上存在相應的a型抗原。

注射b型凝集素的血液液體彈珠依然保持原來的紅色，沒有出現(xiàn)沉淀和色彩分層，說明該血液不含b型抗原，該血液樣本是a型血。

(2)如果注射b型凝集素的血液出現(xiàn)血細胞凝集反應，由于凝集的紅細胞沉淀到大理石底部，血液液體彈珠的初始單一紅色分為兩種清晰可辨的淺色和深紅色部分。血液液體彈珠的這種顏色分離的出現(xiàn)表明發(fā)生了凝集反應，表明紅細胞表面上存在相應的b型抗原。

注射a型凝集素的血液液體彈珠依然保持原來的紅色，沒有出現(xiàn)沉淀和色彩分層，說明該血液不含a型抗原，該血液樣本是b型血。

(3)如果注射a型凝集素和b型凝集素的血液都出現(xiàn)血細胞凝集反應，說明該血液樣本是ab型血。

(4)如果注射a型凝集素和b型凝集素的血液都沒有出現(xiàn)血細胞凝集反應，說明該血液樣本是o型血。

在測量血型的試驗結(jié)束后可以直接傾斜傾倒檢測血型所用的培養(yǎng)皿，由于液體彈珠不粘附不浸潤的特性，該容器不會被污染，可以重復使用，起到了環(huán)保的效果，減少了一次性塑料容器的浪費。

實施例5

一種生產(chǎn)液體彈珠的方法，以及用所述方法生產(chǎn)的液體彈珠作為透明容器承載生物和化學的實驗。具體過程為：

控制實驗室溫度20℃，室內(nèi)濕度50％，準備sio2納米顆粒制作液體彈珠，使用的納米顆粒是納米二氧化硅疏水顆粒，平均粒徑在納米級別。

先將靜止的振動臺平面覆蓋一層透明pvc薄膜防止污染振動臺，將一個常見尺寸的pe塑料培養(yǎng)皿放在電動振動臺的平面上進行操作。

在塑料培養(yǎng)皿上鋪滿一層二氧化硅粉末，均勻的完全覆蓋表面。使用微量移液器吸取少量即將用于實驗的酚酞液體，具體為50微升，讓酚酞液滴慢慢落在顆粒層上。

開啟電動振動臺，參數(shù)設置為頻率50hz，加速度25m/s²。震動時間為30s，對液滴和粉末進行振動處理即產(chǎn)生了可以用于酚酞測試酸堿度實驗的液體彈珠。

將振動處理后的酚酞液體彈珠從塑料培養(yǎng)皿中取出放在下一步實驗用的培養(yǎng)皿中，這時液體彈珠清晰地呈現(xiàn)出酚酞液滴原來的無色透明狀態(tài)。

使用微量注射器將用于反應的待測微量(5微升)液體注入液體彈珠中，就可以在透明的液體彈珠上觀察到反應產(chǎn)生的顏色變化。

(1)如果酚酞液體彈珠變成了紫紅色，說明待測液體是堿性的。

(2)如果酚酞液體彈珠保持無色，說明待測液體是酸性或中性的。