一种液体浸润引发液滴融合的方法

摘要

本发明属于液滴融合领域，特别涉及一种液体浸润性引发不同单分散液滴融合的方法，其工艺步骤：（1）配制分散水相、中间油相和连续相流体；（2）将各分散相流体注入微流体装置中形成油包水乳液液滴及油包油包水乳液液滴，所形成的油包水乳液液滴、油包油包水乳液液滴随连续相流体一起进入收集管中，当油包水乳液液滴与油包油包水乳液液滴在收集管的扩大腔室中接触，油包油包水乳液液滴表面的油层即铺展到油包水乳液液滴表面，油包油包水乳液液滴中的水滴与油包水乳液液滴中的水滴之间的油层被排出，所述两种液滴中的水滴即融合实现微混合或微反应；（3）收集融合形成的液滴。

说明书

技术领域

本发明属于液滴融合领域，特别涉及一种微通道内利用液体浸润性引发不同单分散液滴融合实现微混合或微反应的方法。 

背景技术

微反应器是一种在微通道内通过控制微量试剂的混合实现反应过程的微型反应容器。相比于常规的反应容器（如烧瓶等），微反应器具有更高的比表面积，如：一个宽度为100 μm的微反应器通道的比表面积大约是一个100 mL烧瓶比表面积的200倍，因此微反应器更利于分子的扩散和能量的传递，可以使化学反应更快、更有效的进行，微反应对试剂的需求量少，基本无污染、具有更好的安全性，并且成本低廉。因此，微反应器的发展引起了科学家们极大的关注。目前微反应器已广泛应用于化工工艺过程的研究与开发中，其主要应用领域包括有机合成过程、微米和纳米材料的制备和日用化学品的生产等。虽然微反应器具有上述优点和广阔的应用前景，但微反应器系统的搭建成本高、灵活性较低，且难以有效解决有沉淀生成时装置微通道的堵塞等问题，这在一定程度上限制了微反应器的应用。解决该问题的有效方法之一是在微通道中利用运动的液滴作为载体，通过不同液滴间的融合来实现液滴内所包含的物质间的微混合或微反应。由于微通道中的液滴随连续相流体一起一直处于流动状态，包括整个微混合和微反应过程，因而可避免微通道堵塞。 

目前报道的微通道内液滴的融合实现微混合或微反应的方法主要有以下几种：（1）在微流体装置的收集管中设计一个扩大的腔室，当液滴流入扩大的腔室中时，流速减小，液滴间相互挤压导致液滴融合实现微混合或微反应。由于表面活性剂在微流体技术中广泛用于稳定乳液液滴界面，防止乳液液滴在微通道中进行不可控的自发融合（如同种乳液液滴间的融合），而该方法却难以实现有表面活性剂稳定的液滴间的融合，因而其应用范围受到了限制。（2）改变微流体装置收集管壁面的浸润性，例如在疏水的收集管中设计一片亲水区域，当两个水相液滴同时流经该亲水区域时，都会破乳并贴附于收集管壁上，然后再次被剪切成液滴，实现微混合或微反应。该方法只适用于无沉淀生成的体系，若乳液液滴融合过程中有沉淀生成，沉淀就会和液滴一起吸附于收集管壁上，随着反应的进行，沉淀大量累积会造成通道堵塞。（3）在微流体装置上外加电场，并让液滴带上不同的电荷，带电的液滴在通道内碰撞时发生融合实现微混合或微反应。该方法可精确地实现一对一的融合，但微流体装置的制作过程及液滴的控制过程都相当复杂，生产成本过高，只适用于可带电的体系，且外加电场可能会对 液滴内包含的活性物质造成损害。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种液体浸润引发不同液滴融合实现微混合或微反应的方法，该方法不仅可实现有表面活性剂稳定的液滴间的融合，而且可避免微反应器中有沉淀生成时微通道的堵塞。 

本发明所述液体浸润引发不同液滴融合的方法，工艺步骤如下： 

（1）配制分散水相、中间油相和连续相流体 

第一分散水相流体的配制：在常压、室温下将水溶性乳化剂加入去离子水中搅拌均匀形成第一分散水相流体，所述水溶性乳化剂与去离子水的质量比为0.005~0.01: 1； 

第二分散水相流体的配制：在常压、室温下将水溶性乳化剂加入去离子水中搅拌均匀形成第二分散水相流体，所述水溶性乳化剂与去离子水的质量比为0.005~0.01 : 1； 

中间油相流体的配制：在常压、室温下将油溶性乳化剂加入大豆油中搅拌均匀形成中间油相流体，所述油溶性乳化剂的量为每1ml大豆油中0.01~0.04 g； 

连续相流体的配制：在常压、室温下将表面活性剂加入二甲基硅油中搅拌均匀形成连续相流体，所述表面活性剂与二甲基硅油的质量比为0.005~0.01 : 1； 

（2）液滴融合实现微混合 

将步骤（1）配制的第二分散水相流体和连续相流体分别注入微流体装置的单级液滴生成器的不同进液口中形成单分散的油包水乳液液滴，与此同时将步骤（1）配制的第一分散水相流体、中间油相流体和连续相流体分别注入微流体装置的两级液滴生成器的不同进液口中形成单分散的油包油包水乳液液滴；所形成的油包水乳液液滴、油包油包水乳液液滴随连续相流体一起进入微流体装置的收集管中，当油包水乳液液滴与油包油包水乳液液滴在所述收集管的扩大腔室中接触时，油包油包水乳液液滴表面的油层即铺展到油包水乳液液滴表面，油包油包水乳液液滴中的水滴与油包水乳液液滴中的水滴之间的油层被排出，所述两种液滴中的水滴即融合实现微混合； 

所述第一分散水相流体的流量（Q_A）为400 ~ 600 μL/h，第二分散水相流体的流量（Q_D）为200 ~ 500 μL/h，中间油相流体的流量（Q_B）为20 ~ 80 μL/h，所述两级液滴生成器中连续相流体的流量（Q_C1）为300 ~ 400 μL/h、单级液滴生成器中连续相流体的流量（Q_C2）为300 ~ 500 μL/h； 

（3）收集融合形成的液滴 

将步骤（2）中融合形成的乳液液滴随连续相流体一起由微流体装置的输出管引入收集容 器中。 

上述方法中，所述水溶性乳化剂为十二烷基硫酸钠或一种聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物（Pluronic F127）。 

上述方法中，所述油溶性乳化剂为聚蓖麻酸甘油酯或烷基酚与环氧乙烷的缩合物。

上述方法中，所述表面活性剂为三甲基硅氧烷和环甲基硅氧烷组成的混合物（Dow Corning 749），三甲基硅氧烷与环甲基硅氧烷的体积比为1 :1。 

上述方法中，所述第二分散水相流体中还含有水溶性染料，所述中间油相流体中还含有油溶性染料；所述水溶性染料及油溶性染料的作用是给液滴染色，其添加量以便于观察为限，可以使用各种溶于水或大豆油的染料，优先选用亚甲基蓝作为水溶性染料为，Lumogen? F Red 300作为油溶性染料。 

上述方法中，所述第一分散水相流体中还含有第一反应物，所述第二分散水相中还含有第二反应物，所述第一反应物、第二反应物的量根据具体的化学反应确定；油包油包水乳液液滴中的水滴与油包水乳液液滴中的水滴在微混合的过程中完成第一反应物与第二反应物的微反应，形成微反应产物或含有微反应产物的乳液液滴，将微反应产物或含微反应产物的液滴随连续相流体一起由微流体装置的输出管引入收集容器中，将收集液用去油剂洗涤去除油相，然后用去离子水洗涤去除去油剂，继后干燥即得微反应产物。 

上述方法中，所述第一反应物与第二反应物均为水溶性的物质。 

本发明所述液体浸润引发不同液滴融合实现微混合或微反应的机理如下：油包油包水乳液液滴的薄壁油层1和油包水乳液液滴中的水滴2在连续相流体3中的铺展系数为S₁=γ₂₃-(α·γ₁₃+γ₁₂),γ_ij是i相和j相间的界面张力(i≠j=1,2,3)，                                                   ，R₁和R₂分别为油包油包水乳液液滴及油包水乳液液滴中的水滴的半径，当S₁＞0时，油包油包水乳液液滴的薄壁油层1就会浸润并铺展到油包水乳液液滴 

中水滴2的表面，油包油包水乳液液滴中的水滴4和油包水乳液液滴中的水滴2之间的薄壁油层被排出，油包水乳液液滴中的水滴2和油包油包水乳液液滴中的水滴4接触引发融合实现微混合或微反应形成乳液液滴5（见图1）。能否实现乳液液滴融合与作为浸润层的薄壁油层的体积和被浸润液滴的大小有关，当浸润层完全铺展到被浸润液滴表面，浸润层所包埋的液滴与被浸润液滴之间的液膜被完全排出即引发乳液液滴融合；如果浸润层太厚或被浸润液滴太小，浸润层完全铺展到被浸润液滴表面后，浸润层所包埋的液滴和被浸润液滴之间仍然 有浸润层存在，两个液滴便不能接触，无法实现融合。 

本发明所述方可使用各种类型的微流体装置，如PDMS装置和玻璃毛细管装置等，所用的微流体装置具有一个两级的液滴生成器和一个单级的液滴生成器以及一个用于液滴接触融合的公共的收集管；两级液滴生成器制备的薄壁的油包油包水乳液液滴和单级液滴生成器制备的油包水乳液液滴同时流经公共收集管，在收集管中通过油包油包水乳液液滴的薄壁油层对油包水乳液液滴的浸润引发它们的水相组分融合；优选使用如下结构的微流体装置：所述微流体装置包括载玻片、上盖玻片、下盖玻片、注射针头；下盖玻片的数量至少为9片，各下盖玻片相隔一定间距固定在载玻片上形成相互贯通的微流通道，上盖玻片覆盖所述下盖玻片形成的微流通道并固定在下盖玻片上，微流通道的进液口为八个，收集管中设有扩大腔室，微流通道的出液口为一个；注射针头的数量与微流通道进液口的数量相同，分别固定在微流通道的进液口处，微流通道的出液口处固定有输出管（所述微流体装置的构建方法参见CN 102626602A）。 

本发明采用的具有两个液滴生成器的微流体装置的结构如图2所示，其微流通道及微流通道内乳液液滴铺展的示意图如图3所示，第一微流通道、第二微流通道及第三微流通道构成两级液滴生成器，第四微流通道和第五微流通道构成单级液滴生成器。 

本发明具有以下有益效果： 

1、本发明所述液体浸润引发不同液滴融合的方法，解决了微反应器中有沉淀生成时微通道易堵塞的问题，可连续进行生产，便于实现工业化。 

2、本发明所述液体浸润引发不同液滴融合的方法，对于有表面活性剂稳定的液滴体系同样适用，且能有效地保护液滴内所包埋的活性物质，拓宽现有的液滴融合技术的应用范围，尤其适用于精确的化学分析、有机合成、微米和纳米材料的制备领域。 

3、本发明所述液体浸润引发不同液滴融合的方法，可实现微液滴间的混合或微反应，操作简单、可控性好，并且融合过程为自发进行，无需额外供能，节能环保。 

4、本发明所述液体浸润引发不同液滴融合的方法，使用常规设备即可实现，节约成本。 

附图说明

图1是本发明所述方法中液滴浸润引发液滴融合实现微混合或微反应的原理示意图； 

图2是本发明所述方法采用的微流体装置的结构示意图； 

图3是图2所述微流体装置的微流通道及微流通道内不同液滴融合过程示意图； 

图4是实施例1的实施方式1中具有薄壁油层的油包油包水乳液液滴制备过程的高速相机照片； 

图5是实施例1的实施方式1中油包水乳液液滴制备过程的高速相机照片； 

图6是实施例1的实施方式1中油包油包水乳液液滴的薄壁油铺展到油包水乳液液滴中的水滴表面引发水滴融合过程的高速相机照片； 

图7是对比例1中油包油包水乳液液滴与油包水液滴在收集管扩大腔室中碰撞但未发生融合的高速相机照片； 

图8 是实施例2中油包油包水乳液液滴的薄壁油铺展到油包水乳液液滴中的水滴表面引发水滴融合过程的高速相机照片；

图9是实施例3中油包油包水乳液液滴的薄壁油铺展到油包水乳液液滴中的水滴表面引发水滴融合过程的高速相机照片； 

图10 是实施例4中液体浸润引发液滴融合实现微反应制备碳酸钙颗粒的高速相机照片； 

图11是实施例4制备的含碳酸钙颗粒的乳液液滴的光学显微镜照片； 

图12是实施例4制备的碳酸钙颗粒的扫描电镜照片； 

图13是实施例5中含壳聚糖微球在连续相流体中的激光共聚焦显微镜照片； 

图14是实施例5制备的壳聚糖微球的扫描电镜照片； 

图15是实施例6实施方式1中制备的羟基磷灰石颗粒的扫描电镜的照片； 

图16是对比例2中沉淀聚合法制备的羟基磷灰石颗粒的扫描电镜的照片； 

图中，1—油包油包水乳液液滴的薄壁油层、2—油包水乳液液滴中的水滴、3—连续相流体、4—油包油包水乳液液滴中的水滴、5—融合形成的液滴、6—载玻片、7—下盖玻片、8—环氧树脂胶、9—注射针头、10—上盖玻片、11—输出管、12—第一微流通道、13—第二微流通道、14—第三微流通道、15—第四微流通道、16—第五微流通道、17—收集管。 

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明所述方法作进一步说明。下述各实施例中，所述Dow Corning 749为体积百分数为50％的三甲基硅氧烷与体积百分数50％的环甲基硅氧烷的混和物，Dow Corning 749为其商品名，购自Dow Corning公司；所述Lumogen? F Red 300为一种苝酰亚胺类化合物，Lumogen? F Red 300为其商品名，购自BASF公司；所述Pluronic F127为一种聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物，Pluronic F127为其商品名，购自Sigma公司；所述医用大豆油为供注射用级别，购自铁岭北亚药用油有限公司。 

实施例1 

本实施例中，液体浸润引发不同液滴融合实现微混合的方法，工艺步骤如下： 

（1）配制分散水相、中间油相和连续相流体 

第一分散水相流体的配制：在常压、室温下将十二烷基硫酸钠（SDS）加入去离子水中搅拌均匀形成第一分散水相流体，所述SDS与去离子水的质量比为0.01: 1； 

第二分散水相流体的配制：在常压、室温下将SDS、亚甲基蓝加入去离子水中搅拌均匀形成第二分散水相流体，所述SDS与去离子水的质量比为0.01 : 1，所述亚甲基蓝的量为每1ml去离子水中2 mg； 

中间油相流体的配制：在常压、室温下将聚蓖麻酸甘油酯（PGPR 90）、Lumogen? F Red 300（LR300）加入医用大豆油中搅拌均匀形成中间油相流体，所述PGPR 90的量为每1ml医用大豆油中0.02 g，所述LR300的量为每1ml医用大豆油中1mg； 

连续相流体的配制：在常压、室温下将Dow Corning 749（DC749）加入二甲基硅油中搅拌均匀形成连续相流体，所述DC749与二甲基硅油的质量比为0.01 : 1，所述二甲基硅油的粘度为10 cSt； 

（2）不同液滴融合实现微混合 

本实施例中所采用的微流体装置，其结构如图2所示，包括载玻片6、上盖玻片10、下盖玻片7和注射针头9，其微流通道及微流通道内液滴融合过程示意图如图3所示，第一微流通道12、第二微流通道13和第三微流通道14构成两级液滴生成器，第四微流通道15和第五微流通道16构成单级液滴生成器，第一微流通道12的宽度为90μm，第二微流通道13的宽度为115μm，第三微流通道14的宽度为150μm，第四微流通道15的宽度为150μm，第五微流通道16的宽度为90 μm，收集管宽度为200 μm，收集管的扩大腔室的水平投影为椭圆形，其长轴为1.8mm，短轴为600μm，各微流通道的高度约为150 μm。 

将步骤（1）配制的第一分散水相流体及连续相流体分别由与注射泵连接的注射器注入第四微流通道15及第五微流通道16中形成单分散的油包水乳液液滴（见图5），与此同时将步骤（1）配制的第二分散水相流体、中间油相流体及连续相流体分别由与注射泵连接的注射器注入第一微流通道12、第二微流通道13及第三微流通道14中形成单分散的具有薄壁油层的油包油包水乳液液滴（见图4）；所形成的油包水乳液液滴、油包油包水乳液液滴随连续相流体一起进入微流体装置的收集管17中，每1个油包油包水乳液液滴与1个油包水乳液液滴在收集管17的扩大腔室中接触，油包油包水乳液液滴表面的薄壁油层铺展到油包水乳液液滴表面，油包油包水乳液液滴中的水滴与油包水乳液液滴中的水滴之间的薄壁油层被排出，所述两种液滴中的水滴即融合实现微混合（见图6）； 

所述第一分散水相流体的流量Q_A= 500 μL/h，第二分散水相流体的流量Q_D= 200 μL/h，中间油相流体的流量Q_B= 30 μL/h，连续相流体在两级液滴生成器中的流量Q_C1= 300 μL/h、在单级液滴生成器中的流量Q_C2= 450 μL/h； 

（3）收集融合后的液滴 

将步骤（2）实施方式1中融合形成的乳液液滴随连续相流体一起由微流体装置的输出管11引入收集容器中。 

对比例1 

（1）配制分散水相、中间油相和连续相流体 

所配制的分散水相、中间油相和连续相流体与实施例1相同。 

（2）不同液滴的形成 

采用的微流体装置与实施例1相同，将步骤（1）配制的第一分散水相流体及连续相流体分别由与注射泵连接的注射器注入第四微流通道15及第五微流通道16中形成单分散的油包水乳液液滴，与此同时将步骤（1）配制的第二分散水相流体、中间油相流体及连续相流体分别由与注射泵连接的注射器注入第一微流通道12、第二微流通道13及第三微流通道14中形成单分散的具有薄壁油层的油包油包水乳液液滴；当第一分散水相流体的流量Q_A= 500 μL/h，第二分散水相流体的流量Q _D= 200 μL/h，中间油相流体的流量Q_B= 0 μL/h，连续相流体在两级液滴生成器中的流量Q_C1= 300 μL/h、在单级液滴生成器中的流量Q_C2= 450 μL/h时，所形成的油包水乳液液滴、油包油包水乳液液滴随连续相流体一起进入微流体装置的收集管17中，所述油包水乳液液滴、油包油包水乳液液滴在收集管17中的扩大腔室中碰撞接触时，两液滴中的水滴并未融合实现微混合（见图7）。 

实施例2 

本实施例中，液体浸润引发不同液滴融合实现微混合的方法，工艺步骤如下： 

（1）配制分散水相、中间油相和连续相流体 

第一分散水相流体的配制：在常压、室温下将SDS加入去离子水中搅拌均匀形成第一分散水相流体，所述SDS与去离子水的质量比为0.005: 1； 

第二分散水相流体的配制：在常压、室温下将SDS加入去离子水中搅拌均匀形成第二分散水相流体，所述SDS与去离子水的质量比为0.01 : 1； 

中间油相流体的配制：在常压、室温下将PGPR 90加入医用大豆油中搅拌均匀形成中间油相流体，所述PGPR 90的量为每1ml医用大豆油中0.01 g； 

连续相流体的配制：在常压、室温下将DC749加入二甲基硅油中搅拌均匀形成连续相流体，所述DC749与二甲基硅油的质量比为0.005 : 1，所述二甲基硅油的粘度为10 cSt； 

（2）不同液滴融合实现微混合 

本实施例采用的微流体装置与实施例1相同。 

将步骤（1）配制的第一分散水相流体及连续相流体分别由与注射泵连接的注射器注入第四微流通道15及第五微流通道16中形成单分散的油包水乳液液滴，与此同时将步骤（1）配制的第二分散水相流体、中间油相流体及连续相流体分别由与注射泵连接的注射器注入第一微流通道12、第二微流通道13及第三微流通道14中形成单分散的具有薄壁油层的油包油包水乳液液滴；所形成的油包水乳液液滴、油包油包水乳液液滴随连续相流体一起进入微流体装置 的收集管中，当第一分散水相流体的流量Q_A= 400 μL/h，第二分散水相流体的流量Q_D= 300 μL/h，中间油相流体的流量Q_B= 20 μL/h，连续相流体在两级液滴生成器中的流量Q_C1= 300 μL/h、在单级液滴生成器中的流量Q_C2= 400 μL/h时，每1个油包油包水乳液液滴与1个油包水乳液液滴在收集管17的扩大腔室中接触，油包油包水乳液液滴表面的薄壁油层即铺展到油包水乳液液滴表面，油包油包水乳液液滴中的水滴与油包水乳液液滴中的水滴之间的薄壁油层被排出，所述两种液滴中的水滴即融合实现微混合（见图8）； 

（3）收集融合后的液滴 

将步骤（2）中融合形成的乳液液滴随连续相流体一起由微流体装置的输出管11引入收集容器中。 

实施例3 

本实施例中，液体浸润引发不同液滴融合实现微混合的方法，工艺步骤如下： 

（1）配制分散水相、中间油相和连续相流体 

第一分散水相流体的配制：在常压、室温下将SDS加入去离子水中搅拌均匀形成第一分散水相流体，所述SDS与去离子水的质量比为0.01: 1； 

第二分散水相流体的配制：在常压、室温下将SDS加入去离子水中搅拌均匀形成第二分散水相流体，所述SDS与去离子水的质量比为0.005 : 1； 

中间油相流体的配制：在常压、室温下将PGPR 90加入医用大豆油中搅拌均匀形成中间油相流体，所述PGPR 90的量为每1ml医用大豆油中0.04 g； 

连续相流体的配制：在常压、室温下将DC749加入二甲基硅油中搅拌均匀形成连续相流体，所述DC749与二甲基硅油的质量比为0.01 : 1，所述二甲基硅油的粘度为10 cSt； 

（2）不同液滴融合实现微混合 

本实施例采用的微流体装置与实施例1相同。 

将步骤（1）配制的第一分散水相流体及连续相流体分别由与注射泵连接的注射器注入第四微流通道15及第五微流通道16中形成单分散的油包水乳液液滴，与此同时将步骤（1）配制的第二分散水相流体、中间油相流体及连续相流体分别由与注射泵连接的注射器注入第一微流通道12、第二微流通道13及第三微流通道14中形成单分散的具有薄壁油层的油包油包水乳液液滴；所形成的油包水乳液液滴、油包油包水乳液液滴随连续相流体一起进入微流体装置的收集管中，当第一分散水相流体的流量Q_A= 450 μL/h，第二分散水相流体的流量Q_D= 350 μL/h，中间油相流体的流量Q_B= 20 μL/h，连续相流体在两级液滴生成器中的流量Q_C1= 300 μL/h、在单级液滴生成器中的流量Q_C2= 400 μL/h时，每1个油包油包水乳液液滴与1个油包水乳液液滴在收集管的扩大腔室中接触，油包油包水乳液液滴表面的薄壁油层即铺展到油包水乳液液滴表面，油包油包水乳液液滴中的水滴与油包水乳液液滴中的水滴之间的薄壁油层被 排出，所述两种液滴中的水滴即融合实现微混合（见图9）； 

（3）收集融合后的液滴 

将步骤（2）中融合形成的乳液液滴随连续相流体一起由微流体装置的输出管11引入收集容器中。 

实施例4 

本实施例中，利用液体浸润引发不同液滴融合实现微反应制备纳米碳酸钙颗粒，工艺步骤如下： 

（1）配制含反应物的分散水相流体、配制中间油相和连续相流体 

含氯化钙的分散水相流体的配制：在常压、室温下将Pluronic F127、氯化钙加入去离子水中搅拌均匀形成含氯化钙的分散水相流体，所述Pluronic F127与去离子水的质量比为0.005: 1，所述氯化钙在去离子水中的浓度为0.2 mol/L； 

含碳酸钠的分散水相流体的配制：在常压、室温下将SDS、碳酸钠加入去离子水中搅拌均匀形成含碳酸钠的分散水相流体，所述SDS与去离子水的质量比为0.005 : 1，所述碳酸钠在去离子水中的浓度为0.2mol/L； 

中间油相流体的配制：在常压、室温下将PGPR 90、LR300加入医用大豆油中搅拌均匀形成中间油相流体，所述PGPR 90的量为每1ml医用大豆油中0.04 g，所述LR300的量为每1ml医用大豆油中1mg； 

连续相流体的配制：在常压、室温下将DC749加入二甲基硅油中搅拌均匀形成连续相流体，所述DC749与二甲基硅油的质量比为0.005 : 1，所述二甲基硅油的粘度为10 cSt； 

（2）液滴融合引发微反应 

本实施例采用的微流体装置与实施例1相同。 

将步骤（1）配制的含碳酸钠的分散水相流体及连续相流体分别由与注射器连接的注射泵注入微流体装置的第五微流通道16及第四微流通道15中形成单分散的含碳酸钠的油包水乳液液滴，与此同时将步骤（1）配制的含氯化钙的分散水相流体、中间油相流体及连续相流体分别由与注射器连接的注射泵注入微流体装置的第一微流通道12、第二微流通道13及第三微流通道14中形成单分散的具有薄壁油层的含氯化钙的油包油包水乳液液滴，所述含碳酸钠的油包水乳液液滴和含氯化钙的油包油包水乳液液滴随连续相流体一起进入微流体装置的收集管中，当含氯化钙的分散水相流体的流量Q_A= 600 μL/h，含碳酸钠的分散水相流体的流量Q_D= 350 μL/h，中间油相流体的流量Q_B= 40 μL/h，连续相流体在两级液滴生成器中的流量Q_C1= 300 μL/h、在单级液滴生成器中的流量Q_C2= 300 μL/h时，每1个含氯化钙的油包油包水乳液液滴与1个含碳酸钠的油包水乳液液滴在收集管17的扩大腔室中接触，含氯化钙的油包油包水乳液液滴表面的薄壁油层即铺展到含碳酸钠的油包水乳液液滴表面，含氯化钙的油包油包水乳液液 滴中的水滴与含碳酸钠的油包水乳液液滴中的水滴间的薄壁油层被排出，所述水滴在微混合的过程中完成氯化钙与碳酸钠的微反应，形成含碳酸钙颗粒的乳液液滴（见图10）； 

（3）收集微反应产物 

将步骤（2）得到的含碳酸钙颗粒的乳液液滴随连续相流体一起由微流体装置的输出管11引入收集容器中，含碳酸钙颗粒的乳液液滴的光学显微镜照片如图11所示，将收集液用去油剂异丙醇洗涤去除油相，然后用去离子水洗涤去除异丙醇，烘干后所得碳酸钙颗粒的扫描电镜照片如图12所示，其粒径为200~800纳米。 

实施例5 

本实施例中，利用液体浸润引发不同液滴融合实现微反应制备壳聚糖微球，工艺步骤如下： 

（1）配制含反应物的分散水相流体、配制中间油相和连续相流体 

含壳聚糖的分散水相流体的配制：在常压、室温下将Pluronic F127、重均分子量为5000的水溶性壳聚糖加入去离子水中搅拌均匀形成混合液，然后向所述混合液中加入浓度为1 mol/L的氢氧化钠水溶液调节其pH值至6.7，即得含壳聚糖的分散水相流体；所述Pluronic F127与去离子水的质量比为0.01: 1、水溶性壳聚糖与去离子水的质量比为0.02: 1； 

含苯二甲醛的分散水相流体的配制：在常压、室温下将SDS、对苯二甲醛加入去离子水中搅拌均匀形成含苯二甲醛的分散水相流体，所述SDS与去离子水的质量比为0.005 : 1、对苯二甲醛与去离子水的质量比为0.001: 1； 

中间油相流体的配制：在常压、室温下将PGPR 90、LR300加入医用大豆油中搅拌均匀形成中间油相流体，所述PGPR 90的量为每1ml医用大豆油中0.01 g，所述LR300的量为每1ml医用大豆油中1mg； 

连续相流体的配制：在常压、室温下将DC749加入二甲基硅油中搅拌均匀形成连续相流体，所述DC749与二甲基硅油的质量比为0.01 : 1，所述二甲基硅油的粘度为10 cSt； 

（2）液滴融合引发微反应 

本实施例采用的微流体装置与实施例1相同。 

将步骤（1）配制的含对苯二甲醛的分散水相流体及连续相流体分别由与注射器连接的注射泵注入微流体装置的第五微流通道16及第四微流通道15中形成单分散的含对苯二甲醛的单分散油包水乳液液滴，与此同时将步骤（1）配制的含壳聚糖的分散水相流体、中间油相流体及连续相流体分别由由与注射器连接的注射泵注入微流体装置的第一微流通道12、第二微流通道13及第三微流通道14中形成单分散的具有薄壁油层的含壳聚糖的油包油包水乳液液滴，所述油包水乳液液滴和油包油包水乳液液滴随连续相流体一起进入微流体装置的收集管17中，当含壳聚糖的分散水相流体的流量Q_A= 400 μL/h，含对苯二甲醛的分散水相流体的流量 Q_D= 300 μL/h，中间油相流体的流量Q_B= 20 μL/h，连续相流体在两级液滴生成器中的流量Q_C1= 300 μL/h、在单级液滴生成器中的流量Q_C2= 400 μL/h时，每1个含壳聚糖的油包油包水乳液液滴和1个含对苯二甲醛的油包水乳液液滴在收集管17的扩大腔室中接触，含壳聚糖的油包油包水乳液液滴表面的薄壁油层即铺展到含对苯二甲醛的油包水乳液液滴表面，含壳聚糖的油包油包水乳液液滴中的水滴与含对苯二甲醛的油包水乳液液滴中的水滴间的薄壁油层被排出，所述水滴在微混合的过程中完成壳聚糖与对苯二甲醛的微反应，形成壳聚糖微球； 

（3）收集微反应产物 

将步骤（2）得到的壳聚糖微球随连续相流体一起由微流体装置的输出管11引入收集容器中，壳聚糖微球在连续相流体中的光学显微镜照片如图13所示，将收集液用去油剂异丙醇洗涤去除油相，然后用去离子水洗涤去除异丙醇，烘干后所得壳聚糖微球的扫描电镜照片如图14所示，该壳聚糖微球具有良好的球形度。 

实施例6 

本实施例中，利用液体浸润引发不同液滴融合实现微反应制备微米级羟基磷灰石颗粒，工艺步骤如下： 

（1）配制含反应物的分散水相流体、配制中间油相和连续相流体 

含硝酸钙及磷酸的分散水相流体的配制：在常压、室温下将Pluronic F127、四水合硝酸钙、磷酸（纯度：85%）加入去离子水中搅拌均匀形成含硝酸钙及磷酸的分散水相流体；所述Pluronic F127与去离子水的质量比为0.005: 1，所述硝酸钙的浓度为1 mol/L，所述磷酸的浓度为0.7 mol/L； 

含氢氧化铵的分散水相流体的配制：在常压、室温下将SDS、氢氧化铵(NH₄OH，25 wt.%)加入去离子水中搅拌均匀形成含氢氧化铵的分散水相流体，所述SDS与去离子水的质量比为0.005 : 1，所述氢氧化铵的体积浓度为0.01 mL/L； 

中间油相流体的配制：在常压、室温下将PGPR 90、LR300加入医用大豆油中搅拌均匀形成中间油相流体，所述PGPR 90的量为每1ml医用大豆油中0.01 g，所述LR300的量为每1ml医用大豆油中1mg； 

连续相流体的配制：在常压、室温下将DC749加入二甲基硅油中搅拌均匀形成连续相流体，所述DC749与二甲基硅油的质量比为0.01 : 1，所述二甲基硅油的粘度为10 cSt； 

（2）液滴融合引发微反应 

本实施例中采用的微流体装置与实施例1相同。 

将步骤（1）配制的含氢氧化铵的分散水相流体及连续相流体分别由与注射器连接的注射泵注入微流体装置的第五微流通道16及第四微流通道15中形成单分散的含氢氧化铵的油包水乳液液滴，与此同时将步骤（1）配制的含硝酸钙及磷酸的分散水相流体、中间油相流体及连 续相流体分别由由与注射器连接的注射泵注入微流体装置的第一微流通道12、第二微流通道13及第三微流通道14中形成单分散的具有薄壁油层的含硝酸钙及磷酸油包油包水乳液液滴，所形成的油包水乳液液滴和油包油包水乳液液滴随连续相流体一起进入微流体装置的收集管中，当含硝酸钙及磷酸的分散水相流体的流量Q_A= 500 μL/h，含氢氧化铵的分散水相流体的流量Q_D= 500 μL/h，中间油相流体的流量Q_B= 80 μL/h，连续相流体在两级液滴生成器中的流量Q_C1= 400 μL/h、在单级液滴生成器中的流量Q_C2= 500 μL/h时，每1个含硝酸钙及磷酸的油包油包水乳液液滴和1个含氢氧化铵的油包水乳液液滴在收集管17的扩大腔室中接触，含硝酸钙及磷酸的油包油包水乳液液滴表面的薄壁油层即铺展到含氢氧化铵的油包水乳液液滴表面，含硝酸钙及磷酸的油包油包水乳液液滴中的水滴与含氢氧化铵的油包水乳液液滴中的水滴间的薄壁油层被排出，所述水滴在微混合的过程中完成现硝酸钙、磷酸与氢氧化铵的微反应，形成含羟基磷灰石颗粒的乳液液滴； 

（3）收集微反应产物 

将步骤（2）得到的含羟基磷灰石颗粒的乳液液滴随连续相流体一起由微流体装置的输出管11引入收集容器中，将收集液用去油剂异丙醇洗涤去除油相，然后用去离子水洗涤去除异丙醇，烘干后所得羟基磷灰石颗粒的扫描电镜照片如图15所示，由图15可知该方法制备的羟基磷灰石颗粒的粒径在10微米左右，颗粒均匀，且具有花状结构。 

对比例2：沉淀聚合法制备羟基磷灰石颗粒 

将实施例6中步骤（1）配制的含硝酸钙及磷酸的分散水相流体10 mL 加入50 mL的烧杯中并用磁力搅拌器上以120r/min的搅拌速度搅拌，然后用胶头滴管向所述烧杯中滴加实施例6中步骤（1）配制的含氢氧化铵的分散水相流体10 mL，保持前述搅拌速度持续搅拌1 h后静置2 h，分离出所得沉淀用去离子水反复洗涤5次以去除未反应的物质，烘干后所得羟基磷灰石粉末的扫描电镜照片如图16所示，由图16可知沉淀聚合法制备的羟基磷灰石粉末颗粒不均匀，且结构松散。