【摘要】：聚合物微球在人類發(fā)展中具有較長(zhǎng)的應(yīng)用歷史,并且在現(xiàn)代社會(huì)中扮演著越來(lái)越重要的作用。傳統(tǒng)制備聚合物微球的方法例如懸浮聚合法、乳液聚合法、分散聚合法和種子聚合法等已經(jīng)不能滿足對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜和功能多樣性的聚合物微球的制備要求。微流體技術(shù)作為一種新穎的制備微米級(jí)聚合物微球的方法在國(guó)內(nèi)外引起越來(lái)越廣泛的關(guān)注。它是一種通過(guò)尺寸在幾十到幾百微米的微通道或者毛細(xì)管來(lái)控制和加工微小液滴的技術(shù),可制備出尺寸、成分、形狀得到精確控制的單分散液滴。 經(jīng)過(guò)近十年的發(fā)展,微流體制備單分散液滴的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)趨于成熟。在微流體裝置的設(shè)計(jì)和制作、液滴的形成機(jī)制、液滴尺寸控制等方面都取得了較為完善的研究成果。同時(shí),在利用微流體技術(shù)制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)的復(fù)合液滴和微球方面也有廣泛的研究。實(shí)現(xiàn)了核殼型、Janus型、多重結(jié)構(gòu)型以及多成分核液滴的復(fù)合型液滴的制備,同時(shí)精確控制液滴的尺寸和形貌。 本實(shí)驗(yàn)室在微流體領(lǐng)域已有多年的技術(shù)積累,在制備核殼型復(fù)合液滴方面也做了深入研究。本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上,主要做了以下幾個(gè)方面的研究：1、利用基于毛細(xì)管的微流體技術(shù)制備了極性異性Janus液滴,探索其結(jié)構(gòu)特征與實(shí)驗(yàn)參數(shù)的關(guān)系,并在此基礎(chǔ)上獲得了一個(gè)描述這種關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)方程。該方程不僅對(duì)于制備Janus液滴具有指導(dǎo)意義,也反映了液滴結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的規(guī)律;2、利用基于毛細(xì)管的微流體技術(shù)制備尚無(wú)人報(bào)道實(shí)現(xiàn)過(guò)的Janus核殼微球。Janus核殼微球同時(shí)具備Janus結(jié)構(gòu)和核殼結(jié)構(gòu)微球特點(diǎn)和性質(zhì),在藥物輸送領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。本文不僅成功制備了Janus核殼微球,對(duì)其形貌控制和核數(shù)目控制也做了探討；3、將制備Janus核殼微球的方法應(yīng)用于制備ce02模擬核燃料微球,克服了以往必須在低溫下制備的弊端,實(shí)現(xiàn)了常溫制備；4、初步嘗試?yán)梦⒘黧w技術(shù)制備單分散香精微球,對(duì)微球內(nèi)部結(jié)構(gòu)和香精釋放速率進(jìn)行了研究；5、對(duì)微流體技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)以及未來(lái)的發(fā)展方向進(jìn)行了調(diào)研和討論。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TL352.2;TQ317
【圖文】：

根據(jù)微通道或者毛細(xì)管端口流體破裂成液滴處微通道的幾何結(jié)構(gòu)，可以將微流體裝置分成三類：同心流結(jié)構(gòu)，T型結(jié)構(gòu)，流體聚焦結(jié)構(gòu)，如圖1所示。同心流結(jié)構(gòu)主要由兩個(gè)同軸的通道構(gòu)成，內(nèi)通道通入分散相，外通道通入連續(xù)相，這2

另一種制作微流體裝置的方法是利用毛細(xì)管、三通連接件和導(dǎo)管等零件組裝而成，如圖2(b)所示。毛細(xì)管由三通一端口進(jìn)入，貫穿三通，插入到輸出導(dǎo)管中，輸入導(dǎo)管與三通另一入口相連，導(dǎo)入連續(xù)相。圖示微流體裝置為同心流結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變毛細(xì)管端口處的導(dǎo)管的管徑，可以實(shí)現(xiàn)流體聚焦結(jié)構(gòu)的制作。T型結(jié)構(gòu)一般不應(yīng)用在基于毛細(xì)管的微流體裝置中。這種利用零件組裝的方法制作的微流體裝置的優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：一是裝置可拆卸，由于是由單個(gè)的零件組裝而成，可以方便地進(jìn)行拆卸和重裝；二是可以對(duì)毛細(xì)管進(jìn)行并聯(lián)和串聯(lián)，制作結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的裝置；三是可以根據(jù)需要選擇不同材質(zhì)的毛細(xì)管，滿足不同性質(zhì)流體的要求，避免了對(duì)材料進(jìn)行復(fù)雜的改性處理。四是裝置堵塞的可能性降低，即使毛細(xì)管發(fā)生堵塞

流體裝置和流場(chǎng)雷諾數(shù)都對(duì)分散系數(shù)具有一定的影響。TakasiNisisako等利用T型和Y型兩種結(jié)構(gòu)微流體裝置制備聚合物微球【15】，如圖5所示。利用T型通道制備粒徑在30-120um之間的微球，所得分散系數(shù)低于2%;利用Y型通道制備粒徑在90-190um之間的微球，所得分散系數(shù)小于1%。并且分散系數(shù)隨著雷諾數(shù)的增大而增大。另一方面，液滴分散模式對(duì)分散系數(shù)也有較大影響。fa)_ (c) (d) '<?1( 1 mm { r-………一一—、 秘 j一 ^ <一胸> ： ~ 丨口 r _ J— 繁輸。 色}r*1(b) r> IkJW fiow J g m(taOnrrs* lOOnm) (!20~*nx tOO^I | ^ i W[jj i2^0 r> X ！00 柳 e ◎ I，?，" 1 ■'i ，科 ? ??圖5 (a)T型微流體裝置；（b)Y型微流體裝置；（c)T型微流體裝置制備液滴的尺寸和粒徑分布；（d)Y型微流體裝置制備液滴的尺寸和粒徑分布。關(guān)于液滴粒徑大小控制，己有多篇文獻(xiàn)進(jìn)行了探討研究【16-17】

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

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本文編號(hào)：2748911