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微液滴技术

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发布时间:
2017-11-02

液滴微流控(Droplet-basedMicrofluidics)技术(亦称多相微流控技术)是本世纪初出现的新一代微流控技术。它是利用多相微流体的物理化学特性和尺度效应,在微通道(微结构)中进行微液滴等多相微功能单元的生成、操控、反应、分析和筛选。与常规的单相微流控系统相比,液滴微流控系统具有反应器体积微小、样品扩散和污染小、反应效率高、分析和筛选通量高、适于进行超微量样品的复杂操控和处理等特点。

作为一种理想的微反应器,液滴微流控技术已成为当前微流控研究中最为活跃的热点领域之一,具有鲜明的多学科交叉特色,其研究成果将对化学、生物、医学、药学、化工、环境等诸多领域产生重要影响。以下文章中将介绍使用武汉s9lol竞猜平台(公司官网)多功能流体程控仪FCPVL-III( PVL型多功能程控仪 ) 以及对应的即插即用微流控芯片获得稳定,均匀的微流控液滴操作方法。

 

液滴的形成 

 

微液滴的生成,其主要过程是以足够大的作用力扰动连续相与分散相之间存在的界面张力使之达到失稳。通常,当待分散相某处施加的力大于其界面张力时,该处微量液体会突破界面张力进入连续相中形成液滴。在微尺度下,界面张力和液体黏度都起着非常重要的作用。

 通常引入毛细管数这一重要的动力学常数,在低毛细管数下,界面张力占据主要地位,液滴在传输过程中趋于形成球形来减少液滴的表面积。另外,微流控通道内壁的亲水疏水性对生成 O/W  W/O 液滴也有影响,疏水性微通道有利于生成 W/O 液滴,而亲水性通道有助于生成 O/W 液滴。

 实现微流控液滴的生成的方法包括:水动力法,气动法,光控法,电动法等。其中水动力法比较简单常用,主要通过T型通道或流动聚焦的方法实现。T型通道法是利用两微通道交叉处的几何特点,使待分散相流体的前沿在该交叉处转弯时在连续相剪切力推动下造成的动量变化而失稳生成液滴。流动聚焦法是使连续相流体从交叉处两侧来“挤压”分散相流体前沿,并利用液体前沿下游处通道的“颈状”结构,使该分散相流体前沿发生收缩变形而失稳,从而形成离散液滴。

 

流动聚焦法液滴产生过程分为3个阶段

 

     (1)分散相与连续相在交叉处形成界面;

     (2)分散相在几何结构的协调制约下和连续相压力作用下形成“收缩锥”;

     (3)不断增加“挤压”力使“收缩锥”前端液体完全“失稳”,从而形成单个液滴。

 

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