本发明涉及微滴控制领域，尤其涉及一种液滴定向运输、混合和分离的表面轨道结构及制备方法。
背景技术：
1、目前，微滴作为一种全新的，极具发展前景的微流控技术已经引起人们的广泛关注，微流控技术的迅速发展，能对微滴进行快速精确地处理与控制，与传统的技术相比，微滴技术具有无可比拟的优势，其中具有微滴操控技术的微流体芯片可应用于医药领域、化学反应等等。
2、传统常规的技术通常在微通道中很难完成对液滴进行驱动和控制，因此，发展一种简单快捷、方便高效、成本低的方法进行微滴操控，是现在微流体领域迫切的需求。微流体芯片作为一种新型的分析检测平台，具有高通量、集成化、多重分析并行、易操作等优势，得到了广泛的应用。然而微流控系统的本身特性决定了在某些实验条件下仍然有着不小的弊端，比如微流控系统中流体会很大一部分残留在系统的表面，造成不必要的损耗以及交叉污染等问题，且很难控制流体的体积大小而造成实验误差，这些问题都需要在实际运用中得到解决。为了实现对微滴体系的精确监控与操作，我们有必要发展更先进、灵敏度更高的微滴控制技术，使微流控系统更加智能化、自动化。
技术实现思路
1、本发明目的是针对上述问题，提供一种液滴定向从轨道宽端处流向尖端处，在运输过程中液滴损耗极少的液滴定向运输、混合和分离的表面轨道结构及制备方法。
2、为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
3、一种液滴定向运输、混合和分离的表面轨道结构，所述表面轨道结构由两条超亲水直线轨道在超疏水表面上组成v形定向结构；当液滴定向运输时，液滴从v形定向结构的宽端定向运输到v形定向结构的尖端。
4、进一步的，所述v形定向结构有若干个，若干个v形定向结构的尖端相互连接组成混合轨道结构；当若干个液滴进行混合时，将若干个液滴分别置于若干个v形定向结构的宽端，若干个液滴沿着v形定向结构运输并在v形定向结构的尖端连接位置实现混合。
5、进一步的，所述v形定向结构有若干个，若干个v形定向结构的宽端相互连接组成分离轨道结构；当液滴进行分离时，将液滴置于若干个v形定向结构的宽端连接位置，液滴分化为若干个小型液滴并分别沿着若干个v形定向结构运输至v形定向结构的尖端。
6、进一步的，所述v形定向结构的夹角为8°～12°，超亲水直线轨道的长度为1～35mm，超亲水直线轨道的宽度为0.1～1mm，超亲水直线轨道的深度为0.1～1mm。
7、进一步的，所述v形定向结构中，液滴定向运输时在超亲水直线轨道上受到的力为f；所述f的计算公式为：
8、
9、ften＝2lσ(cosθr-cosθa)；
10、其中，fn为v形定向结构尖端“液桥”的附加力，fw为v形定向结构宽端“液桥”的附加力，σ是液滴的表面张力，l是超亲水直线轨道的铺展长度，θr是超亲水直线轨道上液滴的后向角，θa是超亲水直线轨道上液滴的前向角。
11、一种液滴定向运输、混合和分离的表面轨道结构的制备方法，包括以下步骤：
12、s1、对金属表面预处理，以去除金属表面的氧化膜；
13、s2、使用电化学刻蚀法在平坦的金属表面上制备出具有微纳米分级结构的超亲水表面；
14、s3、将超亲水表面进行低表面能物质修饰，修饰后得到超疏水表面；
15、s4、在超疏水表面上利用脉冲激光刻蚀出v形定向结构图案，将超疏水表面的低表面能物质去除，使脉冲激光刻蚀过的v形定向结构图案由超疏水表面转化为超亲水表面，未经脉冲激光刻蚀的区域仍为超疏水表面，即得到液滴定向运输、混合和分离的表面轨道结构。
16、进一步的，所述步骤s1中，金属表面预处理为依次对金属表面进行打磨、清洗、烘干操作。
17、进一步的，所述步骤s2的电化学刻蚀法操作中，阳极为被加工材料，阴极为铜，电流密度为40～60a/cm2,电解液为0.1～1mol/lnacl溶液。
18、进一步的，所述步骤s3中进行低表面能物质修饰时，用1wt％的氟硅烷乙醇溶液对超亲水表面进行浸泡后烘干即可。
19、进一步的，所述步骤s4中，脉冲激光为红外纳秒激光，激光功率为50w，波长为1064nm，脉宽为90ns，脉冲频率为20khz。
20、与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
21、1、本发明采用v形结构沿主轴方向两侧曲率不同产生的拉普拉斯压差驱动液滴运输，可实现任意方向自驱动高效运输，避免了出现液滴残留现象；
22、2、本发明中，液滴在超亲水直线轨道上接触的超亲水区域面积较少，液滴在运动过程中整体上呈现出球型状态，其在运输过程中液滴的损耗很小；
23、3、本发明中通过将多个v形定向结构组合在一起，可以进行液滴的混合和分离操作，并且通过改变v形定向结构的夹角大小来控制运输液滴的体积；其液滴体积更容易控制，避免了出现实验误差；
24、4、本发明中的表面轨道结构可以精确控制液滴的量和运输方向，在微滴操控、微生物芯片、医药实验等方面具有极大的市场前景。
1.一种液滴定向运输、混合和分离的表面轨道结构，其特征在于：所述表面轨道结构由两条超亲水直线轨道在超疏水表面上组成v形定向结构；当液滴定向运输时，液滴从v形定向结构的宽端定向运输到v形定向结构的尖端。
2.如权利要求1所述的液滴定向运输、混合和分离的表面轨道结构，其特征在于：所述v形定向结构有若干个，若干个v形定向结构的尖端相互连接组成混合轨道结构；当若干个液滴进行混合时，将若干个液滴分别置于若干个v形定向结构的宽端，若干个液滴沿着v形定向结构运输并在v形定向结构的尖端连接位置实现混合。
3.如权利要求1所述的液滴定向运输、混合和分离的表面轨道结构，其特征在于：所述v形定向结构有若干个，若干个v形定向结构的宽端相互连接组成分离轨道结构；当液滴进行分离时，将液滴置于若干个v形定向结构的宽端连接位置，液滴分化为若干个小型液滴并分别沿着若干个v形定向结构运输至v形定向结构的尖端。
4.如权利要求1所述的液滴定向运输、混合和分离的表面轨道结构，其特征在于：所述v形定向结构的夹角为8°～12°，超亲水直线轨道的长度为1～35mm，超亲水直线轨道的宽度为0.1～1mm，超亲水直线轨道的深度为0.1～1mm。
5.如权利要求1所述的液滴定向运输、混合和分离的表面轨道结构，其特征在于：所述v形定向结构中，液滴定向运输时在超亲水直线轨道上受到的力为f；所述f的计算公式为：
6.一种如权利要求1所述的液滴定向运输、混合和分离的表面轨道结构的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
7.如权利要求6所述液滴定向运输、混合和分离的表面轨道结构的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，金属表面预处理为依次对金属表面进行打磨、清洗、烘干操作。
8.如权利要求6所述液滴定向运输、混合和分离的表面轨道结构的制备方法，其特征在于：所述步骤s2的电化学刻蚀法操作中，阳极为被加工材料，阴极为铜，电流密度为40～60a/cm2,电解液为0.1～1mol/lnacl溶液。
9.如权利要求6所述液滴定向运输、混合和分离的表面轨道结构的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中进行低表面能物质修饰时，用1wt％的氟硅烷乙醇溶液对超亲水表面进行浸泡后烘干即可。
10.如权利要求6所述液滴定向运输、混合和分离的表面轨道结构的制备方法，其特征在于：所述步骤s4中，脉冲激光为红外纳秒激光，激光功率为50w，波长为1064nm，脉宽为90ns，脉冲频率为20khz。
