专利摘要

本发明公开了一种基于多孔吸湿纤维的液滴无障碍导引方法，采用多孔纤维材料制作导引轨道，多孔纤维材料制成的轨道放置于吸湿饱和水溶液内，静置，使多孔纤维材料完全被溶液浸润，取出多孔纤维材料并烘干；将烘干的多孔纤维弯曲成预定形状后固定在待导引液滴的特定位置处。导引轨道的材料由于吸湿饱和水溶液处理可吸收空气中的水分子，使多孔纤维材料表面长久存在一层厚度为微米级尺度的水膜，使导引轨道的有效时间得以延长。当待导引液滴接触到多孔纤维表面的水膜后，产生强烈的分子间吸引力，使得液滴被牢牢束缚在多孔纤维上，保证液滴不脱轨的空间角度范围大，有效地扩大液滴的可导引场合；且操作便捷、方便推广使用。

权利要求

1.一种基于多孔吸湿纤维的液滴无障碍导引方法，其特征在于包括以下步骤:

步骤1.对材料待处理表面进行清洗，待处理表面为任意形面；

步骤2.选择多孔纤维材料,并在多孔纤维材料上制成所需轨道路径；

步骤3.将高纯度吸湿剂溶解水中,制成吸湿饱和水溶液；

步骤4.将多孔纤维材料制成的轨道放置于吸湿饱和水溶液内，静置6h，使多孔纤维材料完全被溶液浸润，取出多孔纤维材料，烘干；

步骤5.将轨道路径的多孔纤维材料固定在步骤1所处理的表面上，完成吸湿材料的水膜导引制作；

步骤6.在步骤5的轨道上添加液滴，并调节液滴轨道所在的平面与水平面的角度β，β角的取值范围为0～180°；施加外力，调节外力大小使液滴沿表面上的预定导引轨道匀速运动，实现任意方向的导引。

说明书

技术领域

本发明涉及液滴行为控制领域，具体地说，涉及一种利用多孔吸湿纤维表面的稳定水膜层实现液滴无障碍定向导引的方法。

背景技术

液滴行为控制，是对液滴的性质或者与液滴接触的表面的性质加以改造，使得液滴可以按照预定的轨道运动的研究。采用液滴行为控制方法，对液滴的运动路径加以控制，可以解决一系列工程实际问题；例如:为解决质子交换膜燃料电池促排水问题提供全新思路，为混合溶液的分离提供全新方法等。

现有的液滴控制方法主要集中在通过电磁场实现对磁流体的控制，在一般液滴的运动控制方面，可实现对液滴小距离的导引。发明专利CN 104345140 A公开了“一种磁流体控制装置及其控制方法”，该装置无法实现对一般液滴进行控制；在专利CN 105833814 A“一种液滴自驱动式微反应器”中主要针对于微反应系统，该装置操作复杂，而且可导引距离有限；专利CN 1588090 A涉及“一种基于表面张力的低压微液滴控制器件”，该微液滴控制器件针对于微流体，且控制条件复杂；在发明专利CN 106053869 A中涉及“一种基于壁面润湿调控的液滴无质量损失的导引方法”，该方法需要液滴导引的环境洁净无较大灰尘。

现有的技术文献中给液滴的行为控制提供了很多非常有价值的方法，但也存在不足:如，对液滴性质要求有局限性；部分导引方法的控制系统复杂，不易操作和推广；导引方法对环境要求高。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种基于多孔吸湿纤维的液滴无障碍导引方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:基于多孔吸湿纤维的液滴无障碍导引方法，其特征在于包括以下步骤:

步骤1.对材料待处理表面进行清洗，待处理表面为任意形面；

步骤2.选择多孔纤维材料,并在多孔纤维材料上制成所需轨道路径；

步骤3.将高纯度吸湿剂溶解水中,制成吸湿饱和水溶液；

步骤4.将多孔纤维材料制成的轨道放置于吸湿饱和水溶液内，静置6h，使多孔纤维材料完全被溶液浸润，取出多孔纤维材料，烘干；

步骤5.将轨道路径的多孔纤维材料固定在步骤1所处理的表面上，完成吸湿材料的水膜导引制作；

步骤6.在步骤5的轨道上添加液滴，并调节液滴轨道所在的平面与水平面的角度β，β角的取值范围为0～180°；施加外力，调节外力大小使液滴沿表面上的预定导引轨道匀速运动，实现任意方向的导引。

有益效果

本发明提出的一种基于多孔吸湿纤维的液滴无障碍导引方法，采用多孔纤维材料制作导引轨道，多孔纤维材料制成的轨道放置于吸湿饱和水溶液内，静置，使多孔纤维材料完全被溶液浸润，取出多孔纤维材料并烘干；将烘干的多孔纤维弯曲成预定形状后固定在待导引液滴的特定位置处。导引轨道的材料由于吸湿饱和水溶液处理可吸收空气中的水分子，使多孔纤维材料表面长久存在一层厚度为微米级尺度的水膜，使导引轨道的有效时间得以延长。当待导引液滴接触到多孔纤维表面的水膜后，产生强烈的分子间吸引力，使得液滴被牢牢束缚在多孔纤维上，保证液滴不脱轨的空间角度范围大，有效地扩大液滴的可导引场合；且操作便捷、方便推广使用。

本发明液滴无障碍导引方法对液滴导引表面的形状及粗糙度无特殊要求，可满足任何形状、宽度以及角度的需求。导引线的导引作用明显，导引线所形成的形状可根据需要改变。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种基于多孔吸湿纤维的液滴无障碍导引方法作进一步详细说明。

图1为在二维平面内液滴在导引轨道上运动示意图。

图2为在三维空间内液滴在导引轨道上运动示意图。

图中:

1.水滴 2.碳纸 3.导引线 4.甘油溶液滴 5.圆锥体

β液滴导引线所在的平面与水平面的夹角

具体实施方式

本实施例是一种基于多孔吸湿纤维的液滴无障碍导引方法。

溶解度相似相溶原理指出，结构相似的物质相互之间易于混溶，结构差异较大的物质难溶。物质的溶解是分子间的作用力，液体内部的分子间作用力决定液体之间溶解度的大小，所以，同一种液体之间绝对相互溶解，意味着溶液内部的分子间的吸引力相较于两种不同溶液绝对最大。所以用水膜导引液滴是较理想的导引方法。

本实施例中，通过将多孔纤维材料在吸湿剂饱和溶液中进行浸泡，浸泡后的多孔纤维材料内部会充满饱和稀释溶液，然后将其取出烘干；将烘干的多孔纤维弯曲成预定形状后固定至待导引液滴的特定位置处。由于吸湿剂的吸湿作用，多孔纤维材料表面会从空气中吸湿水分，一直保持住一层微米级尺度的水膜层。当待导引液滴接触到多孔纤维表面的水膜后，会产生强烈的分子间吸引力，使得液滴被牢牢束缚在多孔纤维上。即使受到其它外力作用，也只能沿多孔纤维方向运动，展示出良好的液滴导引效果。利用多孔纤维的柔软性，可将其在空间上弯折成任意三维形状。因此，利用水膜和液滴之间的强束缚力，既能实现液滴在壁面上的导引，还可以实现液滴在三维空间上的导引。另外，由于吸湿剂出色的吸湿能力，可以保证水膜长久地存在于多孔纤维材料上，故该导引方法可长时间有效。但由于该导引方法本质是液滴的分子间作用力，故可导引的液滴类型仅限于与水的表面张力系数相近的溶液的液滴，水的表面张力系数为0.0732N/m。

实施例1

参阅图1，本实施例以质子交换膜燃料电池内的多孔碳纸表面为测试表面，采用氯化锂制作吸湿饱和水溶液，通过调节液滴导引线所在的平面和水平面的夹角β值的方法，实现基于水膜导引线控制的无障碍导引,具体步骤如下:

第一步,选择碳纸2，碳纸尺寸为200×200mm，将碳纸表面处理干净，并充分干燥；

第二步,将纯度为99％的吸湿剂氯化锂溶于水中制成吸湿饱和水溶液；

第三步,采用直径为1.5mm，长度为500mm的白色棉质线，放置在步骤二所提出的吸湿饱和水溶液内，静置6h，致使棉线完全被溶液浸润，取出烘干；

第四步,将棉质线粘贴在碳纸表面，则被吸湿剂饱和水溶液处理过的水膜导引线3的导引系统制作完毕；

第五步,在导引线3上滴入体积为20μL水滴1，并调节液滴导引线所在的平面与水平面夹角的角度β，使液滴开始在导引线上运动；

第六步,将液滴导引线所在的平面与水平面的夹角β从0°调节到180°，分别进行试验，测试水膜导引线导引效果的优劣；

第七步骤七：将导引装置放置30天后，再进行步骤六的实验，测试导引装置的持久性。

本实施例中，利用碳纸表面氯化锂的吸湿特性，以及对水滴具有超强束缚力的导引线，对水滴进行有效地束缚；体积为20μL的水滴沿着弯曲的导引线运动的启动夹角为20°；当液滴导引线所在的平面与水平面的夹角β值大于180°时，水滴仍然能够牢牢地被束缚在导引线上；将导引线放置一个月后，导引线的导引作用依然明显；实验中导引线所形成的形状可根据需要改变。

实施例2

本实施例中,以聚苯乙烯材料制成圆锥体模型,制作三维空间螺旋导引轨道，采用氯化锂制作吸湿饱和水溶液浸泡处理，给出表面张力系数与水相近的10％的甘油溶液滴,实现甘油溶液滴在空间螺旋水膜导引线控制的无障碍导引,具体步骤如下:

第一步,选择聚苯乙烯材料制成圆锥体，底座直径为200mm，高度为200mm，将表面处理干净，并充分干燥；

第二步,将纯度为99％的吸湿剂氯化锂溶于水中制成吸湿饱和水溶液；

第三步,采用直径为1.5mm，长度为300mm的白色棉质线，放置在步骤二所提出的吸湿饱和水溶液内，静置6h，致使棉线完全被溶液浸润，取出烘干；

第四步,将棉质线粘贴在圆锥体表面，则被吸湿剂饱和水溶液处理过的水膜导引线的导引系统制作完毕；

第五步,在导引线的顶端上滴入体积为20μL的10％的甘油溶液滴，甘油溶液滴在重力作用下沿着导引线向下运动；

第六步,将导引装置放置30天后，再进行步骤五的实验，测试导引装置的持久。

本实施例中，在聚苯乙烯材料制成的圆锥体表面，利用氯化锂的吸湿特性，以及对液滴具有超强束缚力的导引线，对液滴束缚并使得液滴在空间被导引；将导引线放置30天后，导引线的导引作用明显；实验中导引线所形成的形状可根据需要改变。

一种基于多孔吸湿纤维的液滴无障碍导引方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。