使用基于PDMS的步骤乳化装置生产20微米以下的单分散油入水滴和聚合物微球
Naotomo Tottori1, Seungman Choi1, Takasi Nisisako2
1Department of Mechanical Engineering, School of Engineering, Institute of Science Tokyo, Tokyo 152-8550, Japan.
Micromachines
|March 6, 2025
概括
本研究介绍了一种新型的聚二甲基素 (PDMS) 微流体装置,用于步骤乳化 (SE). 它成功地使用三角喷嘴生产了20μm以下的单分散油在水中的水滴和微球.
科学领域:
- 微流体学 微流体学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 步骤乳化 (SE) 是一种强大的方法,用于产生单分散滴.
- 使用基于聚二甲基 (PDMS) 的SE设备生产20μm以下的单分散滴和微球仍然具有挑战性.
- PDMS微流体设备为低成本,可扩展的粒子生产提供了潜力.
研究的目的:
- 开发和评估基于PDMS的微流体级别乳化装置,用于生产20μm以下的单分散滴和聚合物微球.
- 为了比较PDMS SE设备中直线与三角形喷嘴配置的性能.
- 通过离芯片光聚合来证明单分散烯酸微球的制造.
主要方法:
- 制造两种PDMS微流体装置,每个都有264个喷嘴 (直线和三角形配置).
- 使用氧等离子体的设备的水友性表面处理.
- 在水性聚乙烯醇溶液 (连续相) 中乳化可光固化的烯酸单体 (分散相).
- 在芯片外的光聚合生成的液滴形成微球.
主要成果:
- 直接喷嘴产生了多散点滴 (>30微米,CV>10%).
- 三角喷嘴产生单分散的油在水中的水滴 (<20微米,CV<4%),吞吐量为0.5毫升h-1 .
- 通过滴滴的光聚合成功生产了单分散的烯酸微球.
结论:
- 基于PDMS的微流体SE装置具有三角喷嘴,有效生成20μm以下的单分散滴和微球.
- 这种低成本,一次性和可扩展的设备对实验室和工业颗粒制造具有重大潜力.
- 三角喷嘴设计对于在20微米以下的滴滴生成中实现高单分散度至关重要.
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