微液滴的生成,其主要过程是如何施以足够大的作用力以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,界面张力和粘性都起着非常重要的作用。通常引入毛细管数Ca 这一重要的动力学常数,Ca=μU/ γ,即:体系粘性力与界面张力的比,其中μ表示连续相粘度,U表示连续相流体速度,γ表示两相之间的界面张力。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。相反,在毛细管数较大时,粘度起主要作用,液滴在传输过程中容易变形,拉伸成不对称形状。另外,微流控通道内壁的亲水疏水性对生成O/W或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。通常对聚合物如聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane;PDMS)作为基底材料的微通道进行氧等离子处理,可以改变通道的亲疏水性质。在两不溶相中加入表面活性剂也有助于获得O/W和W/O液滴。
一般通过采取以下技术途径来实现微流控液滴的生成。
一、水动力法
1、T型通道法(T-junctions）
2、流动聚焦法(Flowfocusing)
3、共流聚焦法(Co-flowing)
二、气动法
气动法是通过外部施加的气体压力作为剪切力和驱动力来生成液滴的一种方法。
三、光控法
利用光场力操纵微流动中的粒子是微流控领域的一种实用方法。
四、电动法
施加电压于狭窄空间中的流体上也能使之失稳而形成液滴。
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