无损转移液滴表面及制备方法与无损转移液滴方法

摘要

本发明公开了一种无损转移液滴表面及制备方法与无损转移液滴方法，涉及液滴转移技术领域，基底表面上依次间隔排列有多个微平板，各微平板同一侧表面上均设有多个凹槽，另一侧表面上均设有多个凸起，各凸起的一端均延伸至其所在的微平板的顶面，各微平板均为弹性微平板，各微平板在外加磁场作用下能够在第一位置和第二位置之间同步摆动，第一位置为微平板垂直于基底表面时的位置，第二位置为微平板从第一位置摆动至凹槽处于表层时的位置。本发明提供的无损转移液滴表面及制备方法与无损转移液滴方法，能够对液滴自由抓取和释放，实现液滴的无损转移。

权利要求

1.一种无损转移液滴表面，其特征在于：包括基底，所述基底表面上依次间隔排列有多个微平板，各所述微平板同一侧表面上均阵列分布有多个凹槽，另一侧表面上均阵列分布有多个凸起，各所述凸起的一端均延伸至其所在的所述微平板的顶面，各所述微平板均为弹性微平板，各所述微平板内均匀分布有多个磁颗粒，各所述微平板在外加磁场作用下能够在第一位置和第二位置之间同步摆动，所述第一位置为所述微平板垂直于所述基底表面时的位置，所述第二位置为所述微平板从所述第一位置摆动至所述凹槽处于表层时的位置，所述凸起为条状凸起，所述条状凸起在所述第一位置时垂直于所述微平板的顶面。

2.根据权利要求1所述的无损转移液滴表面，其特征在于：所述凹槽为矩形凹槽或圆形凹槽。

3.根据权利要求1所述的无损转移液滴表面，其特征在于：所述凸起为矩形条状凸起。

4.根据权利要求1所述的无损转移液滴表面，其特征在于：所述微平板为聚二甲基硅氧烷制作而成。

5.根据权利要求1所述的无损转移液滴表面，其特征在于：所述微平板的尺寸为长×厚×高=5mm×0.12mm×1mm，相邻两个所述微平板的间距为1mm。

6.根据权利要求1所述的无损转移液滴表面，其特征在于：所述微平板的尺寸为长×厚×高=5mm×0.12mm×0.5mm，相邻两个所述微平板的间距为0.5mm。

7.一种权利要求1 6中任意一项所述的无损转移液滴表面的制备方法，其特征在于：包~

括以下步骤：

S1：制作与所述无损转移液滴表面形貌一致的模板，依次进行超声清洗和硅烷化处理；

S2：将可固化弹性材料浇筑在所述模板上，固化后，将可固化弹性材料从所述模板上剥离，得到与所述模板表面形貌相反的中间模板，所述中间模板上成形有与各所述微平板相对应的凹槽；

S3：对所述中间模板硅烷化处理，在所述中间模板上与各所述微平板相对应的凹槽中采用加有磁颗粒的可固化弹性材料浇筑成形各所述微平板，得到复合结构表面；

S4：在所述复合结构表面上采用不含磁颗粒的可固化弹性材料浇筑成形所述基底，并置于磁场中，磁颗粒在磁场作用下沿磁感应线呈链状排列，固化后，将不含磁颗粒的所述基底及所述基底表面含磁颗粒的各所述微平板从所述中间模板上剥离，得到所述无损转移液滴表面。

8.一种基于权利要求1 6中任意一项所述的无损转移液滴表面的无损转移液滴方法，~

其特征在于：包括以下步骤：

（1）将所述微平板处于第二位置时的所述无损转移液滴表面向下移动接触目标液滴；

（2）所述无损转移液滴表面通过所述微平板抓取所述目标液滴后，开始向上移动，随后将粘附有所述目标液滴的所述无损转移液滴表面移动至目标位置上方；

（3）对磁场进行调控，使处于所述第二位置的所述微平板逐渐摆动至所述第一位置，将所述目标液滴无损释放到所述目标位置。

说明书

无损转移液滴表面及制备方法与无损转移液滴方法

技术领域

[0001] 本发明涉及液滴转移技术领域，特别是涉及一种无损转移液滴表面及制备方法与无损转移液滴方法。

背景技术

[0002] 自然界生物体经过长期进化将结构和功能协调互补，表现出多种特殊的表面浸润性能。例如，荷叶表面的超疏水自清洁、玫瑰花瓣表面的超疏水高粘附特性等等。这些特殊
浸润性能的共同特征均是由构成表面的多层次微纳结构组装而实现。因此，通过在材料表
面设计与制备不同形貌的多级微结构阵列，赋予其特殊的表面浸润性能已引起科研工作者
的广泛关注。

[0003] 水滴转移或输运功能表面的研究是仿生材料力学与功能化表面设计及制备方向的一个研究热点，也是该学科前沿，近几年已得到快速发展。传统构筑典型浸润性表面的研
究，多集中于在材料表面构建不同层次及形貌的微结构阵列，这些表面微观形貌一旦成型，
则表面浸润性能成为一种固定属性，无法进行调节。例如，水滴在荷叶表面呈现Cassie状态
而无法被抓取，在玫瑰花瓣表面呈现高粘附Wenzel状态而无法实现无损释放。

[0004] 因此，表面单一的浸润性能并不能满足未来智能化材料表面的需求。设计并制备一种可任意抓取和释放液滴，实现液滴无损输运的功能表面必然成为该方向的发展趋势。

[0005] 现有技术中，已有利用碳纳米管制备粘附力可达59.8μN的表面，该表面每平方毫米拥有6000000多个碳纳米管，这种表面在转移液滴时，只能将液滴转移到粘附力更强的表
面，无法实现表面对液滴的自由抓取和释放。现有技术中还有利用磁颗粒和聚合物制备一
种磁性薄膜，在磁场作用下，薄膜表面产生无规则微结构，通过调控微结构的几何尺寸，液
滴粘附力可在30μN和120μN之间切换，利用这种粘附力的转变，可实现液滴的抓取和释放，
但这种表面在转移液滴过程中会造成液滴3％的损失，在实际应用中容易产生能源浪费或
表面污染。由以上分析可知，已有的可用于转移液滴的表面，无法实现液滴的无损转移。

发明内容

[0006] 本发明的目的是提供一种无损转移液滴表面及制备方法与无损转移液滴方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够对液滴自由抓取和释放，实现液滴的无损转移。

[0007] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

[0008] 本发明提供一种无损转移液滴表面，包括基底，所述基底表面上依次间隔排列有多个微平板，各所述微平板同一侧表面上均设有多个凹槽，另一侧表面上均设有多个凸起，
各所述凸起的一端均延伸至其所在的所述微平板的顶面，各所述微平板均为弹性微平板，
各所述微平板在外加磁场作用下能够在第一位置和第二位置之间同步摆动，所述第一位置
为所述微平板垂直于所述基底表面时的位置，所述第二位置为所述微平板从所述第一位置
摆动至所述凹槽处于表层时的位置。

[0009] 优选的，各所述微平板同一侧表面上均阵列分布有多个所述凹槽，所述凹槽为矩形凹槽或圆形凹槽。

[0010] 优选的，各所述微平板另一侧表面上均阵列分布有多个所述凸起，所述凸起为矩形条状凸起，所述矩形条状凸起在所述第一位置时垂直于所述微平板的顶面。

[0011] 优选的，各所述微平板内均匀分布有多个磁颗粒。

[0012] 优选的，所述微平板为聚二甲基硅氧烷制作而成。

[0013] 优选的，所述微平板的尺寸为长×厚×高＝5mm×0.12mm×1mm，相邻两个所述微平板的间距为1mm。

[0014] 优选的，所述微平板的尺寸为长×厚×高＝5mm×0.12mm×0.5mm，相邻两个所述微平板的间距为0.5mm。

[0015] 本发明还提供一种以上所述的无损转移液滴表面的制备方法，包括以下步骤：

[0016] S1：制作与所述无损转移液滴表面形貌一致的模板，依次进行超声清洗和硅烷化处理；

[0017] S2：将可固化弹性材料浇筑在所述模板上，固化后，将可固化弹性材料从所述模板上剥离，得到与所述模板表面形貌相反的中间模板，所述中间模版上成形有与各所述微平
板相对应的凹槽；

[0018] S3：对所述中间模板硅烷化处理，在所述中间模版上与各所述微平板相对应的凹槽中采用加有磁颗粒的可固化弹性材料浇筑成形各所述微平板，得到复合结构表面；

[0019] S4：在所述复合结构表面上采用不含磁颗粒的可固化弹性材料浇筑成形所述基底，并置于磁场中，磁颗粒在磁场作用下沿磁感应线呈链状排列，固化后，将不含磁颗粒的
所述基底及所述基底表面含磁颗粒的各所述微平板从所述中间模板上剥离，得到所述无损
转移液滴表面。

[0020] 本发明还提供一种基于以上所述的无损转移液滴表面的无损转移液滴方法，包括以下步骤：

[0021] (1)将所述微平板处于第二位置时的所述无损转移液滴表面向下移动接触目标液滴；

[0022] (2)所述无损转移液滴表面通过所述微平板抓取所述目标液滴后，开始向上移动，随后将粘附有所述目标液滴的所述无损转移液滴表面移动至目标位置上方；

[0023] (3)对磁场进行调控，使处于所述第二位置的所述微平板逐渐摆动至所述第一位置，将所述目标液滴无损释放到所述目标位置。

[0024] 本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

[0025] 本发明提供的无损转移液滴表面及制备方法与无损转移液滴方法，弹性微平板在磁场作用下能够产生弯曲变形，进行摆动，当微平板处于第二位置时，微平板上的凹槽处于
表层，此时，由于凹槽的设置，提高了表面粘附力，无损转移液滴表面处于高粘附浸润状态，
在高粘附浸润状态下，能够将目标液滴粘附于无损转移液滴表面上，当将粘附有目标液滴
的无损转移液滴表面移动至目标位置上方后，通过对磁场的调控，使处于第二位置的微平
板逐渐摆动至第一位置，由于在第一位置处，微平板的顶面是处于表层的，此时，表面粘附
力较低，无损转移液滴表面处于低粘附浸润状态，从而能够将无损转移液滴表面从高黏附
浸润状态切换至低粘附浸润状态，在低粘附浸润状态下，能够将目标液滴无损释放到目标
位置，从而实现液滴的无损转移。

附图说明

[0026] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施
例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获
得其他的附图。

[0027] 图1为实施例一中的无损转移液滴表面的立体结构示意图；

[0028] 图2为实施例一中的无损转移液滴表面的另一视角立体结构示意图；

[0029] 图3为本发明提供的无损转移液滴表面中的微平板左侧面的扫面电镜图；

[0030] 图4为本发明提供的无损转移液滴表面中的微平板右侧面的扫面电镜图；

[0031] 图5为本发明提供的无损转移液滴表面中的微平板顶面的扫面电镜图；

[0032] 图6为本发明提供的无损转移液滴表面的制备方法过程图；

[0033] 图7为本发明提供的无损转移液滴表面中的单个微平板在磁场作用下的弯曲变形示意图；

[0034] 图8为本发明提供的无损转移液滴表面在均匀磁场中的弯曲变形示意图；

[0035] 图9为微平板中不含磁颗粒当磁场旋转时微平板不会发生弯曲变形的示意图；

[0036] 图10为本发明提供的无损转移液滴表面上的微平板完全弯曲时的表面形貌示意图；

[0037] 图11为微平板完全弯曲时无损转移液滴表面倒置粘附水滴的示意图；

[0038] 图12为微平板上设有凹槽的表面具有高粘附力的原理分析示意图；

[0039] 图13为采用实施例一中的无损转移液滴表面进行水滴释放过程实验的效果图；

[0040] 图14为图13中进行水滴释放过程实验中瞬时接触角 和 随弯曲角度θ的变化图；

[0041] 图15为采用实施例二中的无损转移液滴表面进行水滴释放过程实验的效果图；

[0042] 图16为当微平板右侧没有矩形条状凸起时无法实现无损释放的实验效果图；

[0043] 图17为采用发明提供的无损转移液滴表面进行无损转移水滴的实验过程效果图；

[0044] 图中：100‑无损转移液滴表面、1‑基底、2‑微平板、3‑凹槽、4‑凸起、5‑磁颗粒、6‑模板、7‑中间模板、8‑载玻片。

具体实施方式

[0045] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，都属于本发明保护的范围。

[0046] 本发明的目的是提供一种无损转移液滴表面及制备方法与无损转移液滴方法，以解决现有技术存在的问题，能够对液滴自由抓取和释放，实现液滴的无损转移。

[0047] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0048] 实施例一

[0049] 如图1～5所示，本实施例提供一种无损转移液滴表面100，包括基底1，基底1表面上依次间隔排列有多个微平板2，各微平板2同一侧表面上均设有多个凹槽3，另一侧表面上
均设有多个凸起4，各凸起4的一端均延伸至其所在的微平板2的顶面，各微平板2均为弹性
微平板，各微平板2在外加磁场作用下能够在第一位置和第二位置之间同步摆动，第一位置
为微平板2垂直于基底1表面时的位置，第二位置为微平板2从第一位置摆动至所述凹槽处
于表层时的位置。

[0050] 使用时，将无损转移液滴表面100置于均匀磁场中，对磁场进行调控，弹性微平板2在磁场作用下产生弯曲变形，进行摆动，使微平板2处于第二位置处，此时，微平板2上的凹
槽3处于表层，由于凹槽3的设置，提高了表面粘附力，无损转移液滴表面100处于高粘附浸
润状态，然后，将无损转移液滴表面100倒置，向下移动接触需要转移的目标液滴，将目标液
滴粘附于无损转移液滴表面100上，然后开始向上移动，并移动至目标位置上方，之后，对磁
场进行调控，使处于第二位置的微平板2逐渐转变至第一位置，由于在第一位置处，微平板2
的顶面是处于表层的，此时，表面粘附力较低，无损转移液滴表面100处于低粘附浸润状态，
从而将无损转移液滴表面100从高黏附浸润状态切换至低粘附浸润状态，在低粘附浸润状
态下，将目标液滴无损释放到目标位置，从而实现液滴的无损转移。

[0051] 在本实施例中，各微平板2成阵列式排布，微平板2处于第一位置时，微平板2的高度与相邻两个微平板2的间距的比值优选为1，使得各微平板2弯折时不会彼此影响。

[0052] 如图1所示，在本实施例中，各微平板2同一侧表面上均阵列分布有多个凹槽3，凹槽3为矩形凹槽或圆形凹槽，在本实施例中，凹槽3设置为矩形凹槽，通过设置多个凹槽3，能
够提高表面对液滴的粘附力。其中，表面高粘附力的原理如下：如图12所示，以凹槽3为矩形
凹槽为例，矩形凹槽开口处的弧形虚线表示液滴压在凹槽处的部分，称为三相接触线
(three‑phase contact line)，用符号“TPCL”表示，三相接触线指的是液滴与材料表面接
触面积的轮廓线；因TPCL具有一定弧度，所以会产生指向虚线凹面的Laplace压力Δp，液滴
在重力mg和Laplace压力Δp作用下保持平衡，由于液滴覆盖了凹槽，所以凹槽内密封了一
定的空气；当施加力F使水滴离开凹槽表面时，被密封的空气(sealed air)体积被拉大而产
生负向压力，致使TPCL由凹面变成凸面，Laplace压力Δp方向也改变，此时若要使液滴脱离
表面，需施加较大的力F，即提高了表面粘附力。

[0053] 如图2所示，在本实施例中，各微平板2另一侧表面上均阵列分布有多个凸起4，凸起4为矩形条状凸起，矩形条状凸起在第一位置时垂直于微平板2的顶面，矩形条状凸起延
伸至微平板2的顶面，使微平板2的顶面的一端呈连续的凹凸形状，从而增加了TPCL的长度，
进一步增加了粘附力。

[0054] 如图7～9所示，在本实施例中，各微平板2内均匀分布有多个磁颗粒5，将无损转移液滴表面100置于均匀磁场中，旋转磁场，微平板2内部的磁颗粒5在磁场作用下会受到磁矩
作用，微平板2产生弯曲变形，基底1对应的也会产生一个力偶来抵抗微平板2的弯曲变形。
如图7，假设磁场B方向与竖直夹角为α，整个微平板2受到的磁矩为M，其倾斜角为θ，基底1产
生的力偶为T，因为M和T互为作用力与反作用力，故有M＝T，M具有如下表达式：

[0055] M＝VPm×B  (1)

[0056] 其中，V表示微平板体积，Pm表示饱和磁化强度，B表示外加磁场的磁通密度。

[0057] 将(1)式写为标量形式：

[0058] M＝VPmBsin(α‑θ)  (2)

[0059] 根据力偶T与θ成正比关系，再结合M＝T，可知：

[0060] kθ＝VPmBsin(α‑θ)  (3)

[0061] 其中k为比例系数，α为磁场旋转角度。

[0062] 通过实验中测量磁颗粒的磁滞回线，可知本发明中磁颗粒的饱和磁化强度Pm为3
4.6emu/mm。实验测得一组数据，α＝30°，θ＝25°，将Pm，α和θ代入式中可得k＝0.02。因此，可
知：

[0063]

[0064] 基于式(4)，通过控制磁场旋转的角度α，可精确操控微平板的弯曲变形。

[0065] 如图8所示，无损转移液滴表面100在均匀磁场中的弯曲变形示意图；如图9所示，若微平板中不含有磁颗粒，当磁场旋转时，微平板不会发生弯曲变形。

[0066] 在本实施例中，微平板2为聚二甲基硅氧烷制作而成，但并不局限于聚二甲基硅氧烷(简称PDMS)，也可以选择其他弹性材料进行制作。

[0067] 如图1～2所示，在本实施例中，微平板2的尺寸为长×厚×高＝5mm×0.12mm×1mm，相邻两个微平板2的间距为1mm，其中，微平板2的左侧面上设有尺寸为长×宽×深＝60
μm×60μm×50μm的矩形凹槽阵列，右侧面上设有尺寸为长×宽×高＝100μm×50μm×1000μ
m的矩形条状凸起阵列。

[0068] 完整的液滴转移过程包括抓取和释放两个部分，本实施例中液滴具体选择为水滴。

[0069] 第一部分：抓取水滴

[0070] 使无损转移液滴表面100对水滴具有较高的粘附性即可进行抓取，利用磁场调控，使无损转移液滴表面100上的微平板2结构完全弯曲，即θ≈90°，由于每个微平板2左侧布满
微尺度矩形凹槽，故此时整个表面的形貌如图10所示，实验中测得其对水滴粘附力高达252
μN；如图11所示，在无损转移液滴表面100放置水滴，由于较强的粘附力，将无损转移液滴表
面100倒置，水滴依然不会掉落。当微平板2没有发生发生弯曲变形，保持最初竖直状态时，
实验测得单个微平板2顶部对水滴的粘附力为57μN。

[0071] 第二部分：释放水滴

[0072] 现有技术中可用于转移水滴的表面在释放水滴时，会造成水滴的一部分残留在表面上，造成能源浪费或污染表面。本发明巧妙的利用了水滴与微平板的瞬时接触角和后退
角(后退角是表面的固有属性，表面微观结构一定时，前进角也是一个定值)的关系，实现了
水滴的无损释放。图13中显示了释放水滴的实验效果图，如图13(a)，首先将10μL水滴用两
个完全弯曲的微平板抓住，然后旋转磁场，使弯曲的微平板逐渐恢复原始的竖直状态，水滴
和两个微平板的接触状态如图14中的示意图，其中 和 分别表示水滴和左侧微平板和
右侧微平板的瞬时接触角，随着微平板的弯曲角度θ的变化， 和 也逐渐发生变化，变化
曲线如图14所示。由现有技术可知，当水滴瞬时接触角小于表面固有的后退角时，水滴的边
缘开始移动或收缩。在本实施例中，通过实验测得，微平板左侧面的后退角为86°。

[0073] 水滴的释放过程可分为四个阶段。第一阶段如图13(a‑c)，旋转磁铁，微平板弯曲角度θ逐渐减小，此时 和 逐渐减小，但依然大于后退角，即86°，水滴与两微平板接触的
边缘即三相接触线(TPCL)依然钉扎在原位置，没有发生移动。第二阶段如图13(d‑f)，θ继续
减小， 率先减小至86°，所以与左侧微平板接触的TPCL首先开始移动，与右侧微平板接触
的TPCL依然保持不动，当左侧TPCL移动至微平板顶部时，第二阶段结束。第三阶段如图13
(g‑i)，随着θ继续减小， 也减小至86°，此时与右侧微平板接触的TPCL开始移动，直至到
达微平板顶部，而左侧TPCL依然钉扎在左侧微平板上。此时第四阶段开始如图13(j‑l)，水
滴脱离右侧微平板悬挂在左侧微平板上，由于单个微平板顶部粘附力较低，故在重力作用
下水滴掉落。通过图13(l)可以看出，水滴被完全释放，实现了无损输运。整个水滴释放过程
中，瞬时接触角 和 随弯曲角度θ的变化如图14所示。

[0074] 实施例二

[0075] 本实施例提供一种无损转移液滴表面100，与实施例一的不同之处在于微平板2的尺寸为长×厚×高＝5mm×0.12mm×0.5mm，相邻两个微平板2的间距为0.5mm，当抓取液滴
时，由于缩小了相邻两个微平板的间距，能够增大液滴与表面的接触面积，从而可以抓取较
大体积的液滴。图15显示了该实施例表面抓取并释放20μL水滴的过程，图15(a)显示了水滴
最初可与6个微平板接触，相比于图13(a)中的两个平板，提高了可抓取液滴的体积。

[0076] 由图13和图15可以看出，水滴在释放过程中，都是首先钉扎在最左侧的微平板顶部，而逐渐脱离右侧的微平板，直至最后水滴完全脱落的时候，均是从最左侧微平板表面脱
落，这是由于微平板右侧的矩形条状凸起结构所引起。由于微平板右侧设计了矩形条状凸
起结构，使微平板顶面的一端呈连续的凹凸形状，如图5所示，增加了TPCL长度，提高了表面
粘附力。由图13(i)可以看出，水滴与左侧微平板整个顶部完全接触，并未与右侧微平板顶
部完全接触，所以微平板顶面连续的凹凸形状的存在增加了左侧TPCL的长度，进一步增加
了粘附力，此时，左侧微平板的TPCL长度大于右侧微平板的TPCL长度，所以水滴先从右侧微
平板顶部脱离。

[0077] 在本发明中，如图16所示，假如在制备该无损转移液滴表面100时，只在微平板左侧设计矩形凹槽，而不在微平板右侧设计矩形条状凸起，那么在微平板弯曲角度θ逐渐减小
时，会出现水滴左右交替脱离微平板的现象，如图16(h)所示，此时粘附在表面上的液体和
悬空的液体中间形成一个液桥(黑色虚线圆形中的部位)，由于粘附在表面上的液体还没开
始移动，液桥就已经被悬空的液体拉断，造成无法完成无损释放，如图16(i)所示，水滴脱离
表面后，表面残留了一些液体。因此，微平板右侧设计矩形条状凸起结构对于液滴无损释放
是必不可少的。

[0078] 如图6所示，一种以上所述的无损转移液滴表面100的制备方法，包括以下步骤：

[0079] S1：制作与无损转移液滴表面100形貌一致的模板6，依次进行超声清洗和硅烷化处理；

[0080] S2：将可固化弹性材料浇筑在模板6上，固化后，将可固化弹性材料从模板6上剥离，得到与模板6表面形貌相反的中间模板7，中间模版7上成形有与各微平板2相对应的凹
槽；

[0081] S3：对中间模板7硅烷化处理，在中间模板7上与各微平板2相对应的凹槽中采用加有磁颗粒5的可固化弹性材料浇筑成形各微平板2，得到复合结构表面；

[0082] S4：在复合结构表面上采用不含磁颗粒5的可固化弹性材料浇筑成形基底1，并置于磁场中，各磁颗粒5在磁场作用下沿磁感应线呈链状排列，固化后，将不含磁颗粒5的基底
1及基底1表面含磁颗粒5的各微平板2从中间模板7上剥离，得到无损转移液滴表面100。

[0083] 本发明根据无损转移液滴表面100的表面形貌制备模板6，而后通过模板6制备与模板6表面形貌相反的中间模板7，再根据中间模板7并结合磁场作用制备出无损转移液滴
表面100，制备方法简单，制作成本低。

[0084] 步骤S1中，通过3D打印技术打印模板6，并在超声清洗仪中清洗5分钟，以清除模板6表面的杂质。然后用1H，1H，2H，2H全氟十二烷基三氯硅烷(简称氟硅烷)在真空环境下对模
板6表面处理10个小时(此过程称为硅烷化处理)，易于后续脱模。

[0085] 步骤S2中，可固化弹性材料选择聚二甲基硅氧烷(简称PDMS)，使用时，将PDMS和固化剂按质量比为10：1进行配比，搅拌均匀后，成为PDMS溶液，将PDMS溶液浇筑在模板6上，抽
真空去掉溶液中的气泡，并将浇筑有PDMS溶液的模板6在80°环境下加热2个小时后取出，此
时PDMS溶液已经固化，变成胶状固体。由于在步骤S1中进行了硅烷化处理，改变了模板6表
层的化学基团，使其表面容易和PDMS固体脱开，能够避免PDMS固体和模板6粘到一起而无法
分开的情况，便于将中间模板7剥离出(即脱模处理)。

[0086] 步骤S3中，选择羟基铁粉作为磁颗粒，颗粒直径约为5μm，将PDMS和固化剂按质量比为10：1进行配比重新配置PDMS溶液，随后在PDMS溶液中加入质量分数为60％的羟基铁
粉，搅拌均匀后，将含有磁颗粒的PDMS混合液倒在中间模板7表面，抽真空，此时，含磁颗粒
的PDMS混合液会浸入到中间模板7表面的结构内(即与各微平板2对应的凹槽内)，然后，用
载玻片8刮掉中间模板7表面多余的混合液，成形出各微平板2，并得到复合结构表面。

[0087] 步骤S4中，采用两块铷磁铁来形成均匀磁场，将PDMS溶液(不含磁颗粒)倒在步骤S3中得到的复合结构表面，成形出基底1，置于均匀磁场后，由于磁颗粒在磁场中受到磁矩
的作用，会自发的沿磁感应线排列，在磁场实时作用下，升温至80°，持续2个小时，此时含磁
颗粒的PDMS混合液以及不含磁颗粒的PDMS溶液均已固化，脱模后，即可得到无损转移液滴
表面100。步骤S3中，对中间模板7硅烷化处理，便于将无损转移液滴表面100从中间模板7剥
离出(即脱模处理)。如图6所示，该无损转移液滴表面100的基底1不含磁颗粒，微平板2内部
含有链状排列的磁颗粒5。

[0088] 如图3‑5所示，分别显示了微平板左侧面、右侧面和顶面的扫面电镜图(SEM图)，三个表面均覆盖有很多微片状结构，这个是由3D打印机的精度引起的。由此可知，本发明的无
损转移液滴表面100包括三级结构，分别为：一级结构为亚毫米尺度的微平板；二级结构为
矩形凹槽阵列和矩形条状凸起阵列；三级结构为微片状结构，微片状的三级结构有助于减
小液滴与材料表面的实际接触面积，降低浸润性并提高接触角。

[0089] 如图17所示，一种基于以上所述的无损转移液滴表面100的无损转移液滴方法，包括以下步骤：

[0090] (1)将微平板2处于第二位置时的无损转移液滴表面100向下移动接触目标液滴；

[0091] (2)无损转移液滴表面100通过微平板2抓取目标液滴后，开始向上移动，随后将粘附有目标液滴的无损转移液滴表面100移动至目标位置上方；

[0092] (3)对磁场进行调控，使处于第二位置的微平板2逐渐摆动至第一位置，将目标液滴无损释放到目标位置。

[0093] 如图17所示，为采用本发明的无损转移液滴表面100无损转移水滴的过程。如图17(a‑c)所示，首先将水滴放在一个表面上，将完全弯曲的微平板表面向下移动，直到表面接
触到水滴；如图17(d‑e)所示，粘附抓取水滴后开始向上移动；如图17(f‑k)所示，移动抓有
水滴的表面至所需位置；如图17(l‑p)所示，最后旋转磁场，使完全弯曲的微平板逐渐转变
至竖直状态，释放水滴。

[0094] 本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依
据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容
不应理解为对本发明的限制。