一种操纵微纳米粒子的柔性微驱动器的制造操控方法

摘要

一种操纵微纳米粒子的柔性微驱动器的制造操控方法，先制作磁性微纳米颗粒的图形化模板，再将聚合物涂覆在非磁性衬底表面，将图形化模板表面的微纳米颗粒接触并嵌入聚合物，提拉图形化模板，使聚合物被拉伸为蘑菇状微纳米柱阵列，加热图形化模板使图形化的磁性微纳米颗粒脱离水溶胶粘附层，得到顶端带有磁性微纳米颗粒的柔性的蘑菇状微纳米柱阵列，即柔性微驱动器，将需要被操纵微纳米粒子滴至柔性的蘑菇状微纳米柱阵列表面，调控非磁性衬底下面磁铁的位置与水平/竖直移动速率实现微纳米颗粒的平移、抓取、跳跃操纵，调控非磁性衬底上面的一对磁铁的位置以及旋转速率实现微纳米颗粒的旋转操纵，本发明柔性驱动器制作简单，可控性好。

主权项

一种操纵微纳米粒子的柔性微驱动器的制造操控方法，其特征在于，包括以下步骤：1)先在基底表面涂覆水溶胶粘附层，然后在水溶胶粘附层上通过光刻工艺获取微纳米图形化的光刻胶；再在光刻胶表面通过刮涂法得到粒径为D1的磁性微纳米颗粒图形化，然后去除光刻胶，得到磁性微纳米颗粒的图形化模板；2)将聚合物涂覆在非磁性衬底表面，然后对非磁性衬底进行预加热，预加热参数：温度60‑90℃、时间为2‑10分钟，将图形化模板表面的微纳米颗粒接触并嵌入聚合物，嵌入深度为T，其中T＜D1；3)提拉图形化模板，使聚合物被拉伸为蘑菇状微纳米柱阵列，蘑菇状微纳米柱阵列间距为S，提拉速率为10‑1000μm/s，时间为1‑10s，然后对非磁性衬底加热使蘑菇状微纳米柱阵列固化，加热温度100‑180℃，时间为10‑30分钟；4)加热图形化模板，加热温度为100‑200℃，时间为1‑5分钟，使图形化的磁性微纳米颗粒脱离水溶胶粘附层，得到顶端带有磁性微纳米颗粒的柔性的蘑菇状微纳米柱阵列，磁性微纳米颗粒和柔性的蘑菇状微纳米柱阵列构成柔性微驱动器；5)将需要被操纵的粒径为D2微纳米粒子滴至柔性的蘑菇状微纳米柱阵列表面；6)通过改变非磁性衬底与非磁性衬底下方的磁铁间距L1实现磁性微纳米颗粒所受磁场力大小的调控，完成柔性的蘑菇状微纳米柱阵列变形程度的调控，L1＝0‑20mm；然后通过改变磁铁的平移速率V1，完成微纳米粒子的平移运动操纵，V1＝0.005‑5mm/s；通过改变非磁性衬底与非磁性衬底下方的磁铁间距L2，使得柔性的蘑菇状微纳米柱阵列间距S＞D2，L2＝0‑50mm，将微纳米粒子嵌入柔性的蘑菇状微纳米柱阵列的间隙中；然后垂直方向移动磁铁位置至非磁性衬底与磁铁间距L3，L3＝1‑100mm，使得柔性的蘑菇状微纳米柱阵列包裹微纳米粒子，完成微纳米粒子的抓取操纵；通过改变非磁性衬底与非磁性衬底下方的磁铁间距L4使得微纳米粒子位于变形后的柔性的蘑菇状微纳米柱阵列表面，L4＝2‑25mm；然后垂直方向移动磁铁，移动速率为V2，V2＝5‑20mm/s，使磁铁远离非磁性衬底至L5，L5＝30‑60mm，实现快速降低磁场力，柔性的蘑菇状微纳米柱阵列回弹，进而完成微纳米粒子的跳跃运动方式操纵；通过改变非磁性衬底上方的一对磁铁间距L6实现微纳米颗粒的操纵区域选择，L6＝3‑20mm；然后改变该对磁铁与非磁性衬底之间的间距L7，L7＝0.5‑10mm；旋转该对磁铁提供变化的磁场力，磁场力带动顶端带有磁性微纳米颗粒的柔性的蘑菇状微纳米柱阵列旋转运动，进而通过柔性的蘑菇状微纳米柱阵列驱动微纳米粒子运动；通过调节该对磁铁的旋转速率n实现微纳米粒子的旋转操纵，n＝1‑200转/秒。