微米尺度的液滴（微液滴）在科學(xué)研究和工程應(yīng)用中具有重要的價(jià)值。近年來,學(xué)者們基于微納尺度流動方法開發(fā)了多種微液滴制備技術(shù),可以一步到位地生成多種結(jié)構(gòu)的微液滴。常見的微流控芯片技術(shù)與玻璃毛細(xì)管技術(shù)均可以在滴模式下制備高單分散微液滴,但都具有較低的通量。毛細(xì)流動聚焦（簡稱流動聚焦,Flow focusing）是一種“高速”的微納尺度流動方法,其原理為從毛細(xì)管流出的流體在另一種流體的驅(qū)動下,經(jīng)過小孔形成穩(wěn)定的錐-射流（Cone-jet）結(jié)構(gòu),射流在下游由于不穩(wěn)定性破碎形成微液滴。流動聚焦技術(shù)可以克服低通量的缺點(diǎn),但是在射流模式下制備微液滴時(shí)帶來了單分散性差的問題。主動激勵(lì)技術(shù)則可以通過引入外部能量來控制微液滴的生成,但是目前在激勵(lì)作用下通過調(diào)控射流來制備均勻微液滴的研究相對較少,且主要集中于微管道內(nèi)液體流動,對復(fù)合射流的研究則更為缺乏。主動激勵(lì)技術(shù)可以調(diào)控射流的特點(diǎn),給流動聚焦高通量制備各種結(jié)構(gòu)的均勻微液滴帶來可能性。本文結(jié)合實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬方法,研究了主動激勵(lì)流動聚焦（Active flow focusing,AFF）（包括單軸、同軸以及多軸）中不同結(jié)構(gòu)射流的破碎規(guī)律以及微液滴控制方法,主要... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１單乳液滴和雙乳液滴

?第１章緒論???無碳復(fù)寫紙、電子油墨和二氧化碳吸附等［１８］。對于多核雙乳液滴而言，其組合方??〇?〇?〇??Ｗ／ＯＷ?Ｏ／Ｏｒ－Ｗ?Ｏ／ＷＷ?Ｗ／ＷＷ?Ｇ／Ｏ－Ｗ?Ｇ／Ｗ－－Ｗ??Ｏ／Ｗ＇Ｏ?ＷＷ／Ｏ?Ｗ；〇／〇?〇／〇／〇?ＧＭＶＯ?ＧｌＱｆＯ??圖１．２具有不同組合方式的雙乳液滴ｌ１＇??式則更為靈活，近年來，包含有不同成分的多核雙乳液滴也己經(jīng)引起科學(xué)家們越??來越多的研宄興趣［７，１７，１９］。這種多核雙乳液滴可以具有多個(gè)不同成分的內(nèi)核，如??圖１．１（ｂ）所示，由于其相較于單核雙乳液滴具有更為復(fù)雜的形貌和功能，以多核??雙乳液滴為模板進(jìn)行微膠囊化在可編碼膠體晶體、微反應(yīng)器、微混合器和自修復(fù)??微膠囊等領(lǐng)域中具有很大的應(yīng)用潛力［２？２６］。??１．１微流動液滴制備技術(shù)??單分散微液滴的制備己經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注，因?yàn)樗鼈兩婕傲烁黝I(lǐng)域的諸??多實(shí)際應(yīng)用。其重要的應(yīng)用價(jià)值推動了多種微液滴制備技術(shù)的發(fā)展，其物理制備??方法主要有傳統(tǒng)的乳化法以及近些年來新興的微流動方法。傳統(tǒng)乳化法是利用??高速攪拌或超聲等將外界能量注入到系統(tǒng)中，從而使一種溶液（分散相）分散在??另一種溶液（連續(xù)相）中，也可以將中間乳液進(jìn)一步乳化而形成更高階的多乳液??滴１２７］。乳化法可以逐層乳化、逐層組裝，其操作簡單，生產(chǎn)率高，至今仍然被??廣泛地應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，但乳化法在制備過程中存在易損害被包裹物質(zhì)的活??性、無法精確控制液滴的尺寸、包裹率較低以及無法制備結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的多乳??液滴等諸多問題。因此，近年來發(fā)展了多種新興的微流動方法，比如：微流控芯??片（Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ?ｃｈｉｐ）［２８］、玻璃毛細(xì)管（

?第１章緒論???（ａ）?（ｂ）???（ｃ）????Ｑ／Ｑ．??＃?ｊ％?ｉ＾＼??１＾＊０?ｉ?卿??（，?＜ｅ，?腦ＩＩ?畫??ｉｊ?邏畫ｒ顆??１?卜謂??ｕＷｄ?＇，：＿圓＿‘｜??７ｉ￣ｖ＾ｓ?ｆｒｙ?４，Ｗ＜＾３Ｔ＾＾．?■＿??Ｗｃ??圖１．４微流控芯片中最常見的幾種基本幾何構(gòu)型。（ａ）?Ｔ形通道；（ｂ）同流動（Ｃｏ－ｆｌｏｗ）；?（ｃ）??流動聚焦（Ｆｌｏｗ?ｆｏｃｕｓｉｎｇ）：?（ｄ）?ＰＤＭＳ芯片Ｔ形通道制備單分散性油滴丨５１丨；（ｅ）ＰＤＭＳ??芯片平面流動聚焦構(gòu)型制備單分散性水滴１２８１。??示；（ｉｉｉ）平面流動聚焦（Ｐｌａｎｎｅｒ?ｆｌｏｗ－ｆｏｃｕｓｉｎｇ），被聚焦流體從中間通道流入，另??一種不混溶的驅(qū)動流體從兩側(cè)通道流入，兩種流體同時(shí)流向三個(gè)通道的下游并??在小孔處聚焦。在驅(qū)動流體的剪切力和粘性力的作用下，內(nèi)部的被聚焦流體被拉??伸形成一股射流，在小孔內(nèi)或下游發(fā)生破碎形成微液滴，如圖］．４（ｃ）所示。Ａｎｎａ??等人首次使用平面流動聚焦幾何構(gòu)型制備單分散Ｗ／０乳液Ｐ８：！，當(dāng)兩種流體屬性??和芯片的結(jié)構(gòu)參數(shù)保持不變時(shí)，可以通過改變兩種液體的流量觀察到不同的實(shí)??驗(yàn)現(xiàn)象，平面流動聚焦不僅可以制備與小孔大小相當(dāng)?shù)囊旱危ǖ文Ｊ剑�，還可以制??備尺寸更小的液滴（遠(yuǎn)小于小孔尺度，射流模式），如圖１．４（ｅ）所示。??多乳液滴的制備通�？梢圆扇煞N方式：分步乳化和一步制備。其中分步??乳化指的是使用一系列制備單乳液滴的基本構(gòu)型進(jìn)行串聯(lián)，最內(nèi)層液滴在第一??級處生成，然后流入到下一級通道中，進(jìn)而乳化成更高階液滴。通過控制串聯(lián)單??元的數(shù)量和每級液滴的生

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[4]雙乳液滴內(nèi)核可控包裹與融合機(jī)制及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 侯立凱.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[5]流動聚焦技術(shù)制備藥物微載體研究[D]. 朱志強(qiáng).中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[6]各向異性微球的微流控制備及其在生物分析中的應(yīng)用[D]. 商珞然.東南大學(xué) 2017
[7]復(fù)合流動聚焦的實(shí)驗(yàn)和理論研究[D]. 李廣濱.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016



本文編號：3533470