T型微流控芯片中微液滴破裂的数值模拟

利用VOF模型对T型结构微流控芯片中微液滴的三维破裂过程进行了数值模拟,获得了液滴发生破裂和不会破裂两种流型。一定轴向长度的微液滴对应着一个临界毛细数,当主流流体的毛细数大于此临界毛细数时,微液滴发生破裂并分别流向T型结构两侧;否则不会发生破裂,微液滴流向任意一侧。通过多个工况的计算,拟合了临界毛细数与微液滴相对轴向长度的关系,探讨了黏度比对微液滴破裂的影响。发现黏度比越小,微液滴越易发生破裂。     

O/W型微乳对木犀草素增溶作用的研究

采用伪三元相图制备了肉豆蔻酸异丙酯-聚氧乙烯氢化蓖麻油-无水乙醇-水的微乳体系,用紫外分光光度法测定了在微乳体系和水中木犀草素的溶解度,探讨O/W型微乳对木犀草素的增溶作用。研究表明,木犀草素在微乳中的溶解度是水中的561倍,微乳对木犀草素有明显的增溶作用。     

微通道中液滴内部混合过程的μ-LIF可视化和LBM模拟

采用μ-LIF技术可视化研究了微通道中液滴内部的组分混合行为,建立了描述多相多组分体系的格子波尔兹曼方法（LBM）,通过μ-LIF实验确定了LBM模型关键参数,成功模拟了微通道中液滴内部的混合行为。研究表明,液滴在运动中发生形变可以有效缩短传质距离,实现强化混合的目的。同时,分散相对壁面的润湿性质对复杂结构微通道中液滴流动起着重要作用。本文为微尺度复杂流动行为的研究提供了理论基础,并为微通道的结构设计与优化提供了可靠的方法论。     

农药微乳液相行为及微乳结构的研究

首先绘制了LAS/TX—10/正丁醇/仲丁威/水体系的拟三元相图,讨论了m(LAS)/m(LAS+TX—10)及m(正丁醇)/m(LAS+TX—10)对相区的影响。发现m(LAS)/m(LAS+TX—10)越高,液晶区越大;比例越低,乳液区越大。m(正丁醇)/m(LAS+TX—10)越低,液晶区越大;比例越高,液晶区越小。通过电导率的测定研究了微乳结构及结构转变。当m(正丁醇)/m(LAS+TX—10)=1,m(LAS)/m(TX—10)=1/9或6/4时,微乳液转变经历了由W/O到双连续最后到O/W型;m(LAS)/m(TX—10)=9时,微乳液转变经历了由W/O到双连续、液晶最后到O/W型。     

微乳型厨房除油污气雾剂的研制

本文阐述了厨房油垢的成因以及常用的洗涤方法、将溶剂的渗透、溶解性能和表面活性剂的渗透、润湿、乳化性能结合,研制一种微乳型的弱碱性厨房清洗剂,在弱碱性条件下达到较好的去油污效果,对环境友好,而且具有光亮功能。选用合适的抛射剂和防锈剂制成气雾剂,解决了洗涤剂对马口铁罐的腐蚀问题。     

超临界二氧化碳微乳反胶束体系的分子动力学模拟进展

超临界CO2微乳液/反胶束体系,是在表面活性剂作用下形成的CO2包水（W/C）或者水包CO2（C/W）型且热力学性质稳定的透明液体。通过改善超临界CO2的性质,可以极大地拓展超临界流体技术的应用领域。其热力学性质、传递性质以及相行为是应用的基础。对此复杂体系由实验量测所获得的信息远不能满足实际需要,但分子动力学模拟则可以达此目的。总结了有关分子动力学模拟在超临界CO2微乳液/反胶束体系研究中的进展,重点分析了模拟实施过程中应该注意的关键问题,对于分子力场构建、单元体设计、平衡控制等热点问题给予分析和阐述,并就应该致力于研究的核心方向进行了初步探讨。     

聚乳酸载药微球形成机理的模拟分析与实验研究

对聚乳酸载药微球的形成过程进行了耗散颗粒动力学模拟和实验研究。载药体系以硝苯地平为模型药物、聚乳酸（poly-lactic acid, PLA）为载体材料、聚乙烯醇（poly vinyl alcohol, PVA）为稳定剂。通过研究,提出了聚乳酸载药微球的形成机理,认为微球形成过程可分为4个阶段,即高度分散阶段、PLA分子聚集阶段、硝苯地平分子向微球内部扩散阶段和微球的形成及稳定阶段。机理分析和模拟表明,微球对硝苯地平的包载量有一个临界值,硝苯地平浓度低于该值,几乎所有的硝苯地平分子都能扩散进微球的内部;高于该值,则部分硝苯地平分子难以扩散进微球内部,而分散在介质中,形成硝苯地平聚集体。     

固体脂质微颗粒表面稳定剂的分布状况对其稳定性的影响：介观模拟与实验

用耗散粒子动力学（DPD）方法研究了稳定剂在负载布洛芬的固体脂质微颗粒（solid lipid microparticles, SLM）表面的分布状况。模拟结果表明：以卵磷脂为稳定剂，当布洛芬的摩尔分数为1%和2%时，卵磷脂较好地包覆在颗粒的表面；而当布洛芬的摩尔分数增大到3%和5%时，卵磷脂不能覆盖在布洛芬分子密集的部位。以poloxamer 407和PVA为稳定剂，随着布洛芬摩尔分数由1%增大到5%，稳定剂都能很好地包覆在颗粒的表面。实验现象较好地吻合了模拟结果。采用DPD模拟方法，可以加深了解多相复杂载药体系的微观结构并对实验现象进行分析，为SLM稳定剂的筛选提供理论指导。     

U型件的气体辅助挤出成型工艺的数值模拟与实验研究

应用Polyflow软件将气辅挤出成型引入U型件挤出成型过程中,建立了口模?气体?熔体的三相模型,在传热情况下,对口模温度、气体温度对口模内熔体的流动速度、温度及剪切速率等进行数值计算,用origin软件进行分析,通过传统挤出和气体辅助挤出成型对U型件进行挤出成型实验,选用聚丙烯（PP）材料挤出,均能顺利挤出,在达到挤出平衡后,气辅挤出时比传统挤出时更能使试样离膜下垂现象明显减弱。PP/10 %玻璃纤维在传统挤出成型时,有明显的挤出胀大现象,纤维在U型截面的侧壁与底面分布不均匀,在U型件拐角处分层分离现象严重;气辅挤出成型时,可以很好改善挤出胀大和纤维在侧壁与底面分布不均匀的现象,同时在U型件拐角处纤维分层分离的现象也能得到部分缓解。PP/20 %玻璃纤维在气辅挤出成型下挤出的U型件时,U型件壁厚变薄严重,试样中纤维分布比较均匀,拐角处无明显的纤维分层分离现象,但是试样表面有明显的纤维组织,且U型件的开口变形严重。结果表明,气辅挤出成型可以部分的减弱试样挤出后的下垂现象,也可以改善口模内熔体的温度场;传统挤出成型时候,口模内的U型件内外壁温度随着口模的变化而变化,气辅挤出成型时熔体高温区域集中在U型槽截面的中心线位置附近;气辅挤出成型与传统挤出时的剪切速率场分布发生了较大变化,气辅挤出成型时的剪切速率最大值比传统挤出时小很多。     

微乳法制备W／O型Fe3O4磁流体及其清除水面浮油模拟研究

磁流体又称磁性液体，是磁性纳米微粒藉助表面活性剂的作用均匀分散于载液中形成的稳定胶体系统。由于磁流体既具有磁性又具有流动性，这使得其应用于清除海面浮油成为可能。利用微乳法制备Fe3O4磁流体，改变了传统的制备工艺，在制备纳米微粒的同时，就得到了Fe3O4磁流体，使磁流体制备工艺大大简化，且Fe3O4磁流体具有粒子粒径小、     

聚合物与阳离子表面活性剂相互作用的介观模拟

作耗散颗粒动力学模拟（DPD）方法研究了部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）与十二烷基氧丙基－β－羟基三甲基溴化胺（C12NBr）之间的相互作用。在三维模拟格子中，聚合物链均方末端距4^2随着表面活性剂质量分数的增加，呈现一种首先减小，接着增加，然后又减小的趋势。构型和结构分析表明C12NBr的加入能够引起聚合物链的二项角分布发生改变，这意味着C12NBr发生了相互作用。同时DPD三维模拟格子可以直观地表现表面活性剂／集合物体系的聚集形态。结果表明：分子模拟可以作为实验的一种补充，在介观层次上提供信息。     

超临界CO_2反相微乳体系的介观模拟研究

研究水/表面活性剂/超临界CO2(ScCO2)的结构自组装对于设计和应用基于ScCO2流体的反胶束微乳化过程有着重要的理论指导意义。文中采用耗散粒子动力学(DPD)模拟方法,对双链离子型表面活性剂[琥珀酸酯磺酸钠(d i-HCF4)]+水+CO2(溶剂)体系进行介观模拟。模拟观测了在ScCO2中表面活性剂不同组成下的聚集形态,以及反相微乳结构形成的动态过程,同时考察了微乳体系的相形态与温度和压力的关系。模拟结果表明:温度升高,有利于反相微乳结构的形成;压力升高,会破坏反相微乳结构。     

壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠微乳液拟三元相图及微观结构研究

以表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠(NPES)为对象,考察了助表面活性剂与复配表面活性剂对NPES形成微乳液体系的影响.通过比较微乳液区域(ME)在拟三元相图中所占比例,发现最优配比为m(NPES):m(DBSA)=1:1,m(复配表面活性剂):m(正丙醇)=1:3,此时形成微乳液区域面积最大,占57%;用电导率法与动态光散射(DLS)分析微乳液结构,结果表明,当w(H2O)＞60%时,形成微乳液为O/W型,粒径为34 nm;该体系对温度不敏感.     

不同木粉比例PVC木塑界面的介观模拟以及力学性能预测

研究了DPD(耗散粒子动力学)方法模拟不同木粉比例的PVC木塑中木粉的分布状况,从介观尺度表征了木粉在材料中的聚集状态,通过木粉在木塑材料中的分布情况预测高木粉填充木塑材料的力学性能,并与试验值进行对比,得出当木粉含量达到15%~31.5%可以达到力学性能最优区间。     

助表面活性剂及油水比对微乳液相行为的影响

以脂肪醇聚氧乙烯醚-9(AEO-9)为表面活性剂,NaCl为无机盐,正辛烷或柴油为油相,考察了正丁醇、异丁醇和仲丁醇3种助表面活性剂及其含量对微乳液相行为的影响。结果表明,随着助表面活性剂含量的增加,微乳液体系相态由WinsorⅠ经WinsorⅢ到WinsorⅡ型转变。对正辛烷微乳液体系,正丁醇、异丁醇和仲丁醇所对应的微乳相最大体积分数分别为91.63%、80.00%和65.49%;对柴油微乳液体系,对应的微乳相最大体积分数分别为68.42%、68.29%和63.33%,3种助表面活性剂微乳液体系对正辛烷的增溶性能更好。通过醇度扫描实验,对每种助表面活性剂和油相分别筛选出WinsorⅠ和WinsorⅢ型微乳液配方,考察了油水体积比对微乳液相行为的影响。发现随着油水体积比的增大,所有体系最终均变为WinsorⅠ型;初始为WinsorⅢ型的体系转变为WinsorⅠ型所需的油水比更大。     

毒氟磷微乳液拟三元相图及其微观结构的研究

在25℃时测定和绘制了(乳化剂A+正丁醇+毒氟磷溶液)/(乳化剂B+正丁醇+毒氟磷溶液)/水拟三元体系的相图.研究了m(正丁醇):m(乳化剂A+乳化剂B)=1:4,1:2,1:1,5:4时对微乳液区、溶致液晶区和二相区的影响,并采用纹理照片和电导率法确定了溶致液晶和微乳液的微观结构.结果表明,m(正丁醇):m(乳化剂A+乳化剂B)越高,微乳液区面积越大,液晶区面积越小,直至消失;m(乳化剂A):m(乳化剂B)越大,微乳液区面积越小;在m(正丁醇):m(乳化剂A+乳化剂B)=1:1和5:4时微乳液结构由W/O型到B.C型(双连续型)最后到O/W型.另外得出X点为生产毒氟磷微乳液的较佳组成,线1是应用的较好途径.     

DMDAAC-AM-MA反相微乳液聚合体系的制备与优化

以二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、丙烯酰胺(AM)和顺丁烯二酸(MA)为乳化单体,正丁醇为助乳化剂,聚氧乙烯辛基苯酚醚-10(Triton X-10)、失水山梨醇油酸酯(Span 80)和聚氧乙烯山梨醇酐硬脂酸酯(Tween 60)为乳化剂,液体石蜡、异辛烷和环己烷为有机溶剂,进行体系增溶实验。采用电导法和染料法研究了单体总质量浓度、AM摩尔分数、阴阳离子单体配比、乳化剂质量分数、助乳化剂与复合乳化剂质量比等对微乳液体系最小乳化剂用量(Smin)和最大增溶水量的影响。结果表明,异辛烷与Span80/Tween60复合乳化剂组成的乳化体系增溶性较好;当单体总质量浓度为40%、n(AM)∶n(MA)∶n(DMDAAC)=6∶2∶2、亲水亲油平衡值(HLB值)为11.30、w(复合乳化剂)=33%和m(助乳化剂)∶m(复合乳化剂)=1∶7时,所形成的反相微乳液增溶水量大、乳化剂用量少且稳定性强。     

常温相变含水石蜡微乳液的制备

采用一定比例的固体石蜡和液体石蜡混合熔融,得到常温相变石蜡,采用微乳化技术,将水稳定的分散到石蜡中,制备出具有高储能量的相变含水石蜡储能材料。差式扫描量热法测试表明,m(固体石蜡)∶m(液体石蜡)=1∶2时,复配石蜡固-液相变温度34.2℃,相变潜热为34.0 kJ/kg;相图分析表明,m(Span80)/m(Tween80)=0.6,助表面活性剂为正丁醇,助表面活性剂(C)与复配表面活性剂(T)质量比m(C)/m(T)=0.3时,微乳液相区面积最大;实际储能测试结果表明,含水10%的相变石蜡比未加水时提高了近13倍。     

Synthesis of porous hydrogel structures by polymerizing the continuous phase of a microemulsion

A series of microemulsions have been formulated, with 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) or HEMA/water/propanol mixtures as the continuous phase and methylcyclohexane as the discontinuous phase. The effect of surfactant type was investigated with the utilization of both anionic and nonionic surfactants. The microemulsion continuous phase was polymerized by UV radiation and a thermal post-cure. The resultant polymers were extracted to remove the discontinuous phase and the surfactant. On swelling, the majority of the polymers became opaque, although transparent PHEMA hydrogels were synthesized with an improved equilibrium water content (EWC). The cause of opacity was shown by field emission scanning electron microscopy (FESEM). The breakdown in the microemulsion on polymerization is caused by unfavourable interactions between the PHEMA and the stabilizing surfactants causing agglomerization of the discontinuous phase. All the hydrogels were found to have higher water retention than PHEMA, with EWCs of up to 70%. The modified polymers also demonstrated an increased rate of water diffusion into the matrix. A preliminary study of oxygen permability revealed that a significant improvement had been made over standard PHEMA membranes. The porous structure of the PHEMA gels has been shown to be dependent on the type of surfactant used during synthesis.     

醇和油水比对馏分油微乳液体系的影响

以异构十三烷基聚氧乙烯醚-5（E1305）为表面活性剂，分别以柴油和350~395℃、395~450℃、450~500℃馏分油为油相，考察了正丁醇含量和油水比对不同油相的微乳液相行为的影响。结果表明，随正丁醇含量增加，微乳液体系相态由Winsor Ⅰ→Winsor Ⅲ→Winsor Ⅱ型转变。油相馏程温度升高，体系的最佳增溶参数(SP*)降低而最佳醇度(A*)升高。对于正丁醇及E1305含量较低体系，随油水比增大，相态发生由胶团溶液类→类Winsor Ⅱ→Winsor Ⅳ→Winsor Ⅰ型转变。对于正丁醇含量较低且E1305含量较高体系，随油水比增大，相态由胶团溶液直接转变为Winsor Ⅰ型微乳液。对于正丁醇含量较高体系，随油水比增大，相态均由Winsor Ⅱ→Winsor Ⅲ→Winsor Ⅰ转变，发生相转变所需的油水比与表面活性剂含量和油相的馏程温度相关。