油包水包气型复合液滴引导合成高性能轻质空心微球研究

【作者】 侯立凯； 任玉坤； 邓小康； Daeyeon Lee； 姜洪源；

【机构】 哈尔滨工业大学机电工程学院机械设计系； University of Pennsylvania,Department of Chemical and Biomolecular Engineering；

【摘要】 微流控多项流技术尤其是液滴微流控技术是近年来发展迅速的多学科交叉研究领域,其在先进功能材料合成、化学分析、蛋白质表达、细胞培育与检测、信息处理等领域有着广泛的应用。本文首先介绍了一种利用玻璃毛细管微流控芯片生成油包水包气型(Gas-in-Water-in-Oil,G/W/O)复合液滴的方法,通过精确调节油、水、气三相流体的流速,实现了不同大小、不同结构G/W/O复合液滴的精确生成,且生成速率高达7000/秒;其次,通过在水相溶液中添加适当浓度的SiO2纳米粒子和可光固化聚合物,在高强度UV照射条件下,实现了以复合液滴为模板的空心微球引导合成;最后,利用煅烧方法去除空心微球壳状结构中的聚合物,并且使壳状结构中的SiO2纳米粒子通过高温熔融的方法烧结在一起,达到机械性能增强的目的。本文以G/W/O复合液滴为模板,实现了不同大小、不同壳厚、不同表面粗糙度、以及不同机械性能的空心微球精确高效合成,在轻质复合材料填充体、浮选发提纯、污水处理等方面具有一定的实用价值。更多还原