双重乳液的微流控制备进展

双重乳液是一种离散相液滴中还包裹着更小的液滴的高度结构化流体,单分散的在食品、化工、医疗等领域有着广泛的应用。微流控技术作为一门研究微尺度流体的新兴技术,已经成为制备优质双重乳液的首选。本文对被动式微流控技术进行了系统地综述,介绍了协流式、交叉流式、流动聚焦式微通道的结构及其乳化机理,展望了该项技术在微液滴制备方面的发展前景。在学科交叉应用的背景下,通过对微流控装置的改进与升级,可以克服常见微流控方法出现的双乳液生产效率低,不具备超薄壁结构等问题。此外,本文还讨论了微流控技术背景下双重乳液流型演化研究的进展,提出可以通过单乳液的研究基础,联系和发展双重乳液流型演化的完备理论体系。     

膜乳化和微流控法制备单分散W／O乳液的研究

以油相为连续相、水相为分散相,分别采用SPG膜乳化法和微流控技术制备出了单分散W／O乳液。对两种制备单分散乳液的方法进行了系统比较。结果表明,微流控技术不仅更易操作,而且制备出的W／O乳液单分散性更好。     

微流控技术可控制备异形微颗粒功能材料的研究进展

异形功能性微颗粒由于具有独特的散射、流变和凝结等特性,被广泛应用于工业和临床医学等领域。微流控技术作为一种新兴的微流体操控技术,能够连续可控地制备尺寸均一、结构和功能多样化的微尺度材料。近年来,利用微流控技术制备异形功能微颗粒成为研究热点。主要综述了利用微流控技术制备多面体结构、棒条状、子弹形、多腔室结构、孔-壳形和螺旋形微颗粒功能材料的研究新进展,重点介绍了基于微流控通道的尺寸和形状的限制作用、基于微流控构建层流模板的可控光刻蚀、基于表面活性剂的种类或含量辅助诱导多重乳液反浸润过程和对利用微流控技术制备的单分散液滴进行二次操作制备异形微颗粒功能材料等方面的研究现状。     

微流控技术可控制备异形微颗粒功能材料的研究进展

异形功能性微颗粒由于具有独特的散射、流变和凝结等特性,被广泛应用于工业和临床医学等领域。微流控技术作为一种新兴的微流体操控技术,能够连续可控地制备尺寸均一、结构和功能多样化的微尺度材料。近年来,利用微流控技术制备异形功能微颗粒成为研究热点。主要综述了利用微流控技术制备多面体结构、棒条状、子弹形、多腔室结构、孔-壳形和螺旋形微颗粒功能材料的研究新进展,重点介绍了基于微流控通道的尺寸和形状的限制作用、基于微流控构建层流模板的可控光刻蚀、基于表面活性剂的种类或含量辅助诱导多重乳液反浸润过程和对利用微流控技术制备的单分散液滴进行二次操作制备异形微颗粒功能材料等方面的研究现状。     

液滴微流控的集成化放大方法研究进展

相比于传统乳化方法,液滴微流控技术可以在微通道内可控制备单分散液滴模板用于合成各种功能微球,被广泛应用于生物、医疗、制药、环境等领域。由于单个液滴制备微流控单元的产量低,液滴微流控的集成化放大成为了液滴微流控技术面向工业应用的技术难点。本文综述了近年来液滴微流控集成化放大方法的研究进展,重点介绍了不同类型液滴制备微流控单元集成化放大的研究进展,包括基于剪切力形成液滴、基于界面张力形成液滴和基于被动分裂形成液滴的液滴制备微流控单元的集成化放大方法。     

微流控法以单乳为模板制备单分散中空微囊的研究

单分散中空微囊在化工、医药、生物技术等领域有着广阔的应用前景。本文采用微流控技术制备了含甲基丙烯酸β羟乙酯和甲基丙烯酸甲酯两种单体的单分散水包油（O／W）乳液,并以此为模板,在致孔剂的作用下,光引发聚合成功制备了单分散聚甲基丙烯酸β羟乙酯-甲基丙烯酸甲酯的中空微囊。用光学显微镜和扫描电子显微镜对微囊进行系统的表征,结果表明,微囊的粒径在40μm左右,尺寸分布较窄,具有良好的单分散性,微囊外表面光滑,内表面粗糙,囊壁较薄,为中空结构。本研究中提出的方法为单分散中空微囊的制备提供了一条新的途径。     

微流控法制备新型微颗粒功能材料研究新进展

微颗粒功能材料在药物传送与控制释放、活性物质封装保护、微反应以及微分离等方面具有极其广泛的应用。相对于传统的微颗粒制备方法,近年来发展起来的微流控技术为可控制备具有不同结构和功能的单分散微颗粒功能材料提供了一个更为优越的技术平台。综述了微流控法制备新型微颗粒功能材料的研究新进展,重点介绍了利用微流控法可控制备具有良好单分散性的球形、非球形、中空型、核-壳型、孔-壳型以及多腔室型功能微颗粒的研究现状。     

微流控法制备新型微颗粒功能材料研究新进展

微颗粒功能材料在药物传送与控制释放、活性物质封装保护、微反应以及微分离等方面具有极其广泛的应用。相对于传统的微颗粒制备方法,近年来发展起来的微流控技术为可控制备具有不同结构和功能的单分散微颗粒功能材料提供了一个更为优越的技术平台。综述了微流控法制备新型微颗粒功能材料的研究新进展,重点介绍了利用微流控法可控制备具有良好单分散性的球形、非球形、中空型、核-壳型、孔-壳型以及多腔室型功能微颗粒的研究现状。     

微流控模板法制备功能化非球形微颗粒研究新进展

功能化非球形微颗粒在生物医药、吸附、传感与检测等方面具有非常广泛的应用。相对于其他非球形微颗粒制备方法,近年来兴起的微流控技术,由于对微尺度流体具有超灵敏的操控特性,在制备和精确调控微米级功能材料方面具有很大的优势。通过精确控制流体在微尺度通道内的流动和剪切,微流控技术可以实现多种形态和结构的微尺度流体、乳液和纤维的可控构建,为非球形微颗粒的可控制造提供了优良的模板。同时,通过在制备过程中引入功能性材料,这些非球形微颗粒将具备更多的功能,从而极大地拓展和丰富了其应用范围。本文综述了近年来采用微流控技术制备功能化非球形微颗粒的研究新进展,重点介绍了以微流控技术构建得到的微流体、多相乳液及微纤维为模板可控制备功能化非球形微颗粒的研究现状。     

基于微流控法单分散多孔微球的制备及其油吸附性能研究

利用玻璃毛细管构建的微流控装置制备高度单分散水包油(O/W)乳液,以乳液为模板,采用紫外光引发自由基聚合法实现单分散甲基丙烯酸甲酯(MMA)/苯乙烯(St)多孔共聚微球的快速制备。与传统的热聚合法相比,无需复杂装置,操作简单。通过改变乳化剂PGPR的质量分数对微球多孔结构进行精确调控,并对其油吸附性能进行研究。PGPR质量分数为7.5%时的微球的吸附率为5.8 g/g,在油吸附领域具有应用价值。     

微流控乳液模板法构建功能微颗粒过程中介尺度结构定向调控的研究进展

功能微颗粒材料因其微型化和多功能化等优点而在诸多领域具有广泛的应用。微流控技术可控制备的多样化乳液液滴体系为功能微颗粒材料的创新设计与可控制备提供了优良而独特的模板。深入研究乳液模板法构建功能微颗粒材料过程中介尺度结构的形成与演变规律，以及液滴界面介尺度结构与乳液动力学行为、界面传质与反应耦合对微颗粒介尺度结构的影响规律等，对于实现乳液模板结构调控与新型功能微颗粒材料创新制备具有重要意义。本文主要综述了微流控乳液模板法构建功能微颗粒过程中介尺度结构定向调控的研究进展，着重涵盖了两方面内容：（1）微流控法可控制备乳液模板的过程中，液滴界面两亲分子聚集态介尺度结构的调控与液滴运动、吞并、融合、相界面定向演变等动力学行为之间的相互影响关系和调控机制，以及上述调控对液滴形貌、结构和组成的影响规律；（2）乳液模板制备功能微颗粒的过程中，界面传质、反应，及两者耦合对微颗粒介尺度结构的定向调控，以期为新型功能微颗粒材料的高效制备与性能强化提供科学指导。     

微流控法构建微尺度相界面及制备新型功能材料研究进展

微流控技术由于具有优异的流体微尺度相界面调控能力,是实现微结构精确可控的新型功能材料的设计制备与性能调控的重要新兴手段。本文介绍了微流控技术可控构建稳定相界面结构的两大体系：一是具有封闭液-液相界面的乳液液滴体系;二是具有非封闭层状和环状液-液相界面的层流体系。回顾了利用微流控技术构建的这两类稳定相界面结构体系制备三大类功能材料的研究进展：一是利用乳液液滴体系制备微球微囊材料;二是利用层状层流体系制备微通道膜材料;三是利用环状层流体系制备超细纤维材料。指出微流控技术为实现功能材料的小尺度化、薄膜化、纤维化、多功能化、材料元件一体化等带来了新的机遇,提出应进一步深入系统地认识液-液相界面设计与调控以及功能材料合成过程的基本规律和机理。     

微流控液滴模板法可控构建功能微颗粒材料

功能微颗粒材料因其微型化和多功能化等优点而在诸多领域具有广泛的应用。微流控技术作为一种崭新的材料制备技术平台,在可控构建功能微颗粒方面展现出了传统制备技术所不具备的独特创造性和优越性。综述了近年来基于微流控液滴模板来可控构建面向化工、医药、储能、环境等领域的多样化功能微颗粒材料的研究新进展。重点介绍了如何基于微流控乳液液滴模板的结构组分设计来理性设计和可控构建多孔结构球形微颗粒、腔室结构球形微颗粒、多样化结构非球形微颗粒等功能微颗粒材料,探讨了基于微颗粒的微观结构和化学组成的耦合来构筑其独特功能特性的设计策略,展望了微流控技术在可控构建新型功能微颗粒材料方面的未来发展趋势。     

聚(双环戊二烯-co-环辛二烯)微流控芯片的制备

本文报道了聚(双环戊二烯-co-环辛二烯)微流控芯片的制备方法。引入环辛二烯作为共聚单体,与双环戊二烯通过开环易位聚合制备得到弹性共聚物。当环戊二烯与环辛烯的质量比是1 : 1时,制得共聚物的力学性能接近于聚二甲基硅氧烷(PDMS),弹性共聚物具有较高的微尺寸结构成型精度。利用聚双环戊二烯半固化凝胶的反应特性,实现共聚物与聚双环戊二烯基底之间的稳定键合。共聚物微流控芯片可以通过类似于PDMS的连接方式,实现简单、高效的密封连接。利用共聚物微流控芯片制得单分散的微液滴,控制连续相的流速即可实现微液滴尺寸的调变。关键词：聚双环戊二烯共聚物；环辛烯；弹性体；微流控芯片；单分散液滴；中图分类号：TQ630 文献标识码： A 文章编号：1003-5214 (2020) 01-0000-00     

微流控制备金属/共价有机框架功能材料研究进展

近年来，金属有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs)等多孔材料因其结构单元的多样性和可设计性，不仅可以构筑具有多样化拓扑类型和化学物理性质的骨架结构，还可以精准调节结构中孔道的形状、大小和孔径分布，在气体吸附与分离、催化和化学传感等方面展现出广泛的应用价值。然而传统间歇式合成方法中相际间缓慢的微观传递过程，不利于材料的连续均一制备。近年来，微流控技术连续操作、精准可控、传递效率高和高度可重复性等特点在纳米材料制备领域体现了独有的优势。本文综述了近年来利用微流控技术制备MOF和COF材料的研究成果，重点介绍微流控强化合成过程，实现快速制备MOF和COF功能材料，以及通过微流体精准调控多孔材料微结构的研究工作。     

基于微流控技术的水凝胶仿生纤维的制备及其性能调控

海藻酸钙水凝胶纤维在细胞培养、药物释放等生物医学领域具有广阔的应用前景,但传统模具法或静电纺丝法制备水凝胶的效率较低、性能较差。基于微流控技术制备了连续、均一、稳定的海藻酸钙水凝胶纤维,利用电子显微镜观察其形貌和结构,并在流控过程中探究了两相流速、溶液浓度及芯片尺寸等因素对水凝胶纤维性能的影响。结果表明,纤维的尺寸和力学性能都可以利用微流控技术在一定范围内进行灵活高效的调控。     

单分散多孔聚MMA/HEMA微球的制备

采用液滴微流控法,制备了单分散性良好的水包油(O/W)乳液,以此乳液为模板,通过紫外光引发聚合得到单分散多孔聚甲基丙烯酸甲酯(MMA)/甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)多孔微球。研究了油相中表面活性剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR)含量对微球表观密度孔隙率及对乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)的吸附能力的影响。结果表明:增加PGPR含量可改变微球的多孔结构并增大其吸附能力,在油污废水处理领域具有潜在的应用价值。     

单分散多孔聚MMA/HEMA微球的制备

采用液滴微流控法,制备了单分散性良好的水包油(O/W)乳液,以此乳液为模板,通过紫外光引发聚合得到单分散多孔聚甲基丙烯酸甲酯(MMA)/甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)多孔微球。研究了油相中表面活性剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR)含量对微球表观密度孔隙率及对乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)的吸附能力的影响。结果表明:增加PGPR含量可改变微球的多孔结构并增大其吸附能力,在油污废水处理领域具有潜在的应用价值。     

微流控制备新型功能纳米粒子研究进展

纳米粒子在显示器、催化剂和生物医学等领域有着广泛的应用,其可控制备一直是研究的重点。与传统的间歇釜式生产工艺相比,微流控技术具有高效混合、传质传热快、反应条件精准可控以及可在线分析等特点,可用于高效连续化合成单分散纳米粒子,并为新型功能纳米粒子的开发提供了平台。本文主要介绍了近年来微流控技术在新型功能纳米粒子制备中的应用,重点综述了在量子点、金属及金属氧化物纳米粒子制备中的研究进展,并对其未来方向进行展望。     

液滴界面可控导入沉淀剂制备单分散均匀微球

均一尺寸微米功能材料在诸如高分子化学、医药化工、催化以及高效分离等领域都受到普遍关注。现有常规方法很难满足制备单分散、均一性的微米材料的要求。采用微流控技术,在微流控芯片内先生成液滴,然后再在线固化液滴的方法,制备了各种单分散、尺寸均一的微球。通过液滴界面受控导入沉淀剂到液滴中,当所含溶质为固化慢的硅溶胶时,生成实心微球,制备得到表面积达572 m²·g^-1、直径变异系数约为2%的纳米孔道二氧化硅微球;当液滴内含沉淀固化较快的溶质,如Zn、Fe、Cu,则可形成水合氧化物或者混合氧化物空心球微球;当含快沉淀也含慢速固化物质时,如含可溶性Fe的硅溶胶时,通过调控沉淀剂进入液滴的速度,也成功了制备了Fe均匀分散在氧化硅内的混合氧化物微球。