文献类型：会议

作　　者：朱平安 周春梅 王立秋

作者单位：[1]齐鲁工业大学(山东省科学院)能源研究所传递现象研究中心 [2]香港大学工程学院 [3]香港大学浙江科学技术研究院

基　　金：Research Grant Council of Hong Kong(GRF17237316,GRF17211115,GRF17207914,and GRFHKU717613E);the University of Hong Kong(URC 201511159108,and 201411159074)

会议文献：第十届全国流体力学学术会议论文摘要集

会议名称：第十届全国流体力学学术会议

会议日期：20181025

会议地点：中国浙江杭州

出版日期：20181000

学会名称：中国力学学会

语　　种：中文

摘　　要：一相液体经喷口射入另一相不相溶的液体中时,会在瑞利-普拉托不稳定性的作用下断裂产生分散的液滴。界面断裂的速度和界面张力成正比。同常见的水-油界面相比,水-水相的界面张力可比水-油界面张力低3-4个数量级,这极大地延长了水-水相界面断裂的时间。因此,在有限长的微流体通道内,水-水相界面没有足够的时间断裂生成液滴,相反会呈稳定的射流状,射流长度往往可达几十厘米。在实际应用中,水-水二相系统由于具有高度的生物亲和性和可降解性,近年来在生物大分子(如核酸,蛋白质)的分离、提取、检测,细胞的包覆和分析等领域得到了足够的重视,这些应用的实现依赖于单分散水-水乳液的稳定产生。为克服水-水界面难断裂的问题,通过外加机械扰动和电场的方式可实现主动式液滴的产生。然而,外加元器件给微流控芯片的制备和集成化带来了新的挑战,同时由于外加场的响应频率低,使得液滴产生频率均小于100 Hz,无法满足高通量制备的要求。我们提出一种新的"油相切断"(oil-chopper)方法来解决水-水液滴产生难控制的问题,同时避免了微流控芯片的复杂加工。在微通道内水-水二相流的基础上,我们引入一个新的油相作为分散相。由于具有更高的界面张力,油/水液滴的产生简易可控。产生的油滴会对水-水界面产生挤压,增强不稳定性,截断水-水界面,促进液滴生成。该方法可通过调控油/水液滴的产生频率设定水-水液滴的生成速率,通过控制水相流速改变水-水液滴的大小,实现液滴尺寸和频率的单独控制。液滴产生频率最高可达2100Hz,优于文献中报道的所有方法。通过量纲分析,我们确定了单分散水-水液滴稳定产生的区间以及尺寸预测。此方法利用高界面张力油/水界面的断裂来扰动超低界面张力水-水界面的破碎,实现了单分散水-水乳液的稳定�

关 键 词：水-水界面  水-油界面  流微流控  单分散乳液  高通量

分 类 号：TN492] O363.2]