微流控合成与制备含能材料新进展

<正>微流控（Microfluidics）是指在数十到数百微米的微尺度上操作和控制流体的科学和技术。与微流控概念密切相关的还有微反应器、流动化学、微化工等。这些领域研究的侧重点有所不同,但共性都是基于化学芯片、微通道、微结构等形成的微尺度流体开展工作。南京理工大学“微纳含能器件工业和信息化部重点实验室”的朱朋、沈瑞琪课题组,近期发展了多种微流控形式,构建了具有在线检测、快速筛选与小批量制备等功能的高通量微流控系统,用于合成与制备高品质含能材料。     

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。     

微流控纺丝制备丝素纳米带增强再生丝素蛋白纤维

为获得力学性能优异的再生丝素蛋白(RSF)纤维,采用单通道微流控湿法纺丝,将RSF溶液与丝素纳米带(SNR)以1 000∶0、1 000∶1、500∶1、300∶1的质量比混合成质量分数33％的纺丝液,制备RSF基复合纤维.采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、材料试验机等对所得纤维的结构和性能进...     

微流控技术制备液滴悬浮液的研究

以蚕丝油为分散相、卡波姆水凝胶为连续相,设计玻璃管微流控器件,制备液滴尺寸均一可控的液滴悬浮液。卡波姆水凝胶的流变测试表明其具有剪切变稀的性质。在没有剪切力的情况下,卡波姆水凝胶黏度较大,可以稳定悬浮液滴;在微流控器件中高速剪切下,卡波姆水凝胶黏度变小,可以流动并乳化油相。通过改变内相蚕丝油的流速和外相卡波姆水凝胶的流速,可以调节液滴悬浮液中液滴的大小和油水的比例;通过微流控器件的平行放大设计,可以实现液滴悬浮液的连续和批量生产。微流控技术精确控制乳化过程并制备液滴悬浮液具有广阔的应用前景。     

利用微流控装置制备微球的研究进展

与传统机械搅拌法相比,微流控装置制备微球技术可制备出单分散性好、粒径和形态可控的微球. 本文综述了该技术制备微球的原理及其在给药载体、细胞载体、分离介质、食品加工和酶制剂等领域的应用,重点分析了微通道材质、形状及实验流体对制备微球的影响,指出通过修饰微通道内壁、控制连续相可避免相的倒置现象,通过控制微通道尺寸、调节连续相流速可控制乳滴形状,最后展望了该技术的发展前景.     

纳米结构材料热稳定性分析

纳米晶粒的表面能很大，这导致它的热稳定性不好。因此，控制纳米晶粒在烧结过程中的长大就成为制备块状纳米材料的关键。文章分析了第二相质点、温度、压力等因素对块状纳米材料在烧结过程中的晶粒稳定性的影响及措施。添加抑制剂、高压低温等特种烧结法是目前制备纳米块状材料的主要方法。随着技术的发展，为避免纳米晶粒的热稳定性问题，大塑性变形法正逐渐成为制备纳米块状材料的方法之一。     

微流控技术制备聚酰胺微胶囊的工艺研究

针对聚酰胺微胶囊的制备,设计制作了简易微通道,以对苯二甲酰氯和1,6-己二胺、二乙烯三胺为壁材,吐温80为表面活性剂,聚乙烯醇（PVA）为保护胶体,采用界面聚合法制备出单分散（分散系数<5%）聚酰胺微胶囊。所制备的聚酰胺微胶囊的分散系数ε在0.2%~0.5%范围内,且具有良好的球形度。对影响聚酰胺微胶囊粒径和分布的因素进行了研究,结果表明：随着吐温80和聚乙烯醇用量的增加,连续相流量增大和分散相流量的减小,聚酰胺微胶囊粒径减小、分布变窄。     

热压烧结制备纳米Y-TZP材料形貌及结构的分析

研究分析了热压烧结纳米ZrO2(3Y)粉体制备的Y－TZP材料的形貌和结构。结果发现：热压烧结制备纳米Y－TZP材料有很多新的特点,最明显的包括所得样品侧面内凹、断口轴向大气孔呈梯度分布。研究结果还表明：侧面内凹的现象主要是由于纳米粉体颗粒小、比表面能大而烧结所引起的。样品断口大气孔从外向内呈梯度分布的现象不是由样品内外压差或温差造成的,而是由于样品各部分塑性滑移不均匀的结果。     

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。     

微流控法可控构建微尺度功能材料

微尺度功能材料的功能取决于材料结构和组分的精确协同匹配,但如何实现微尺度空间上多样化材料结构的精确调控和功能组分的精确协同定位仍是一大挑战。本文综述了微流控法可控构建新型微尺度功能材料的研究新进展,重点介绍了基于微流控制备的微尺度相界面体系中材料结构和组分的精确协同匹配来设计构建具有独特结构和功能的微尺度功能材料的新策略。首先介绍了以液滴状和液流状微尺度相界面体系为模板,分别可控构建具有多样化结构的功能微颗粒和微纤维的进展;然后介绍了以微通道受限空间内微尺度相界面体系为模板、原位可控构建微通道膜和功能微阀的进展。今后研究应关注于微尺度相界面体系的结构扩展创新及其规模化制备技术。     

微流控合成尺寸可调的MOF材料nano-UiO66

利用微流控合成法,通过改变停留时间的方法,成功合成了尺寸可控的纳米金属-有机骨架nano-UiO 66。并将微流控合成产物与传统的反应釜合成产物进行比较,所有的产物均通过X射线粉末衍射、热重分析、扫描电镜表征其性质。     

纳米结构材料

本文从微观结构、制备方法、性能及应用等方面介绍了纳米结构材料,特别是纳米陶瓷材料,并总结了纳米结构材料当前研究的特点及发展趋势.由于纳米结构材料具有与传统材料不同的性能,有着广泛的应用前景,将继续成为材料领域的研究热点.     

微流控芯片中TiO2薄膜的低温制备

在玻璃微流控芯片中,在低温条件下以溶胶凝胶法及水热处理法制备TiO2薄膜.考察了溶胶处理方式、水热流速、水热时间等因素对纳米TiO2薄膜的稳定性影响,考察了涂层次数、元素掺杂等因素对微流控芯片的光催化性能的影响.实验结果表明:100 μL/h流速下水热3 h获得的5层纳米TiO2薄膜芯片光催化降解亚甲基蓝,降解率可达到42.9％,且具有较高的稳定性.掺杂Si可以明显提高TiO2薄膜的光催化性能,亚甲基蓝降解率可达97.1％.     

液滴微流控技术制备功能型微球的研究进展

近年来,微流控技术(microfluidics)发展迅猛,在微通道条件下能够对微米级流体实现融合和剪切等精确控制,且与药学、生命科学等学科相互交叉,在微球制备过程中通过改造微球结构和添加功能性材料,使得制备的聚合物颗粒在化学分析、重金属吸附和检测等领域有着相当广泛的应用。相对于传统的微球制备方法,液滴微流控技术不仅可以构建多种形态的微球,还能提供优秀的模板,丰富和扩展了微球的应用领域。文章系统介绍了利用液滴微流控技术制备颗粒的装置和基本原理,讨论了制备核壳型、多孔型、各向异性功能型微球的方法和成果以及传统微球制备方法的弊端。     

功能软物质材料及其在微流控领域的应用

功能软物质材料只要给予相应的一定程度的刺激就会表现出其功能,而且功能性软物质材料的功能表现明显,已经广泛应用于智能控制和微流控领域,且应用前景可观,因此功能软物质材料及其在微流控领域的应用是各方关注的重点。较为常见的功能软物质材料主要有:液晶材料、功能膜材料、水凝胶以及PDMS复合材料,本文将对这四种典型的功能软物质材料及其在微流控领域的应用进行介绍。     

同轴纳米电缆结构发光材料制备与分析方法

纳米同轴电缆是一种一维纳米结构,因具有特殊的物理化学性能,受到广泛的关注。纳米同轴电缆有多种制备方法,最常见的是分步组装的方法。常见的纳米同轴电缆形貌表征有SEM、TEM等方法。TEM的电子束可以穿透样品成像,不需要剥离掉部分外层,因而分析纳米同轴电缆的形貌时,采用TEM比较方便。HRTEM能够分析纳米同轴电缆的晶体结构,一张HRTEM图片可以同时清楚的观测到芯部与外层材料的晶格条纹。常见的纳米同轴电缆光学性质和掺杂研究的分析方法主要还是光谱分析。可以通过分析发光光谱中发光峰的位置可分裂确定稀土离子的掺杂位置。     

基于PMMA材料的微流控芯片批量注塑技术研究

微流控芯片可以操控微纳尺度上流体,借助尺度效应的帮助进行检测,具有检测过程迅速、检测准确、试剂消耗量小等特点,常应用于高效筛选、分析化学、食品安全、环境检测等领域。伴随微流控技术的发展,聚合物材料逐渐取代传统的玻璃、硅等材料成为微流控芯片的主流基体材料。面向聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材质的微流控芯片,开展了设计、数值模拟仿真、注塑模具设计及微流控芯片注塑成型的全过程研究,对未来微流控芯片的大规模注塑制备具有一定借鉴意义,最后也对未来微流控芯片与注塑加工工艺相结合的发展趋势进行了展望。