微通道并行模块化设计制造及规模化制备功能材料

摘要

液滴微流控技术可控制备功能微粒材料目前一直局限于实验室规模产量,制约着规模化的产业应用。本文基于微通道并行概念,以数量放大为基本原则,设计了八通道并行的微流控放大模块,模块由位于不同平面的两相流体的分配功能区和液滴制备功能区构建组合而成。借助激光雕刻技术以PMMA作为基板材料进行加工制造,实现了规模化制备均匀液滴的目的。同时研究了流速控制对各个通道液滴制备过程的影响,分析了微通道阵列由于流体分配关键问题所产生的放大效应。两种通道阵列形式对比实验表明,环形阵列制备出液滴的均匀性比线性阵列提高近42.4%,主要得益于完全对称的环形阵列减小了结构性因素对流体分配性能的影响。并借助环形并行模块平台大规模制备了具有广阔应用前景的壳聚糖微球,平均粒径为540.59μm,CV值为2.73%,并行放大模块在提升产量的同时确保了微球的高单分散性。