【摘 要】
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双重液滴是一种高度结构化的多层嵌套体系,由于内部结构的可设计性、体系稳定、单分散性高等优点,对于活性物质的封装传递方面具有重要作用,广泛应用于药物运输与释放、生物医学、生物化学等交叉领域。随着双重液滴应用领域的不断拓展,对液滴几何尺寸、形貌结构的相关要求也逐渐严格。如,水-油-水单核双重液滴常被用作激光惯性约束聚变中（Inertial Confinement Fusion,ICF）靶丸前驱体的制备
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双重液滴是一种高度结构化的多层嵌套体系,由于内部结构的可设计性、体系稳定、单分散性高等优点,对于活性物质的封装传递方面具有重要作用,广泛应用于药物运输与释放、生物医学、生物化学等交叉领域。随着双重液滴应用领域的不断拓展,对液滴几何尺寸、形貌结构的相关要求也逐渐严格。如,水-油-水单核双重液滴常被用作激光惯性约束聚变中（Inertial Confinement Fusion,ICF）靶丸前驱体的制备;多核双重液滴因独特的内部结构而被用于吸附领域中多功能微材料的制备。但在多相流体系中,液滴尺寸、壁厚、被封装的内液滴个数及形成过程受多种因素的显著影响,通常导致液滴产生不稳定、直径和单分散性难以控制。另外,在惯性约束聚变的靶用微球研究中,尽管在微球制备和热降解方面都取得了一定成果,但与ICF对芯轴微球提出的高标准还有一定差距,尤其在制备工艺优化、成球影响因素的分析及热降解性能提高等方面还需要进行深入的研究。本文采用液滴微流控技术制备多形貌结构的多核双重液滴,再对单核双重液滴进行具体的形成过程及尺寸调控研究,最后将其应用在ICF聚合物微球中,主要分为以下三个内容:（1）流速对多核双重液滴形貌结构的影响研究:采用“两步法”同轴流式微流控发生器件开展液滴尺寸形貌调控研究。首先研究各相流速对双重液滴内外径尺寸的影响,再根据流体流量与液滴体积之间的质量守恒,调控双重液滴的内液滴个数;在此基础上进一步调控液滴形貌结构,并得到液滴形貌关于三相流速变化的流型图,最终实现多样化双重液滴形貌结构的精确制备。（2）单核双重液滴形成过程及尺寸调控研究:在上节基础之上,选择一包一单核双重液滴进行具体的形成过程及尺寸调控研究。采用“一步法”同轴流式微流控发生器件研究流速和黏度对双重液滴形成过程及粒径变化影响。首先优化单核双重液滴稳定产生的操作条件,利用高速摄像机记录双重液滴形成过程,根据液滴形态的变化定量区分其形成过程,并对其进行受力分析和影响因素分析。最后,根据流体流量与液滴体积之间的质量守恒关系,对液滴尺寸进行精准预测。（3）双重液滴在微球制备中的应用研究:采用液滴微流控技术制备出含不同浓度引发剂的聚α-甲基苯乙烯（Polyα-methylstyrene,PAMS）双重液滴,固化后得到PAMS空心微球,通过Keynce及X光对微球表面、球形度及壁厚均匀性进行表征,并通过理论模拟验证实验结果;最后采用热重分析仪对其降解性能进行表征。通过以上研究,本文首先讨论了双重液滴尺寸、内液滴个数及液滴形貌结构随三相流速的变化规律,成功制备了形貌结构多样化的双重液滴。在此基础之上选择其中一种一包一双重液滴进行具体的形成过程及尺寸调控规律的研究,探讨了各相流速与各相黏度对液滴形成过程及粒径变化的影响。最后将水-油-水双重液滴应用到ICF聚合物微球中,在成球影响因素的分析、热降解性能等方面进行了深入的研究。该研究为水-油-水双重液滴的构建、形成过程,聚合物微球的制备工艺过程的研究提供实验基础及理论指导,对丰富和发展微流控技术、聚合物微球等学科具有重要意义。
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