基于液-液相分离的微流控Janus液滴制备方法研究
[Abstract]:Janus particles are micron-or nano-particles composed of two spherical spheres with different chemical composition and different polarity. They are amphiphilic and asymmetric, and have a broad application prospect in self-assembly, catalyst, biosensor and other fields. The traditional preparation method of Janus particles has some problems, such as poor monodispersity and large difference among batches. The classical microfluidic droplet technique can form Janus particles of uniform size, but the yield is very low and can not be prepared on a large scale. In this paper, the liquid-liquid phase separation and microfluidic emulsification technology are combined to prepare the multi-component mixture droplets by single-phase droplet formation technology. Under the action of the co-solvent volatilization and temperature, the multi-component mixture droplets are separated to form Janus droplets, respectively. For further large-scale preparation of Janus particles lay the foundation. 1. The co-solvent volatilization induces the formation of Janus droplets. Firstly, the single dispersed ternary mixture droplets were formed by microfluidic single phase droplets, and the cosolvent in the ternary mixture droplets rapidly volatilized, resulting in the separation of droplets from liquid to liquid, which changed from homogeneous to Janus morphology. By adjusting the composition and volume ratio of ternary mixtures, the chemical properties and morphology of various parts of Janus droplets can be adjusted flexibly and precisely controlled. When ternary mixtures are extended to quaternary mixtures, more complex Janus droplets can be prepared, such as core-shell Janus droplets, ternary Janus droplets, polynuclear Janus droplets and so on. Using the above Janus droplets as templates, microparticles with asymmetric structure, such as hemispherical and porous hemispherical particles, were synthesized by ultraviolet photoinitiation polymerization. The morphology of the microparticles can be adjusted flexibly by solution composition and volume ratio. 2. The temperature induced phase was separated to form Janus droplets. Using homogeneous binary mixture of temperature sensitive ionic liquid and water as dispersed phase and mineral oil (2%wt surfactant) as continuous phase, monodisperse binary homogeneous droplets were formed on microfluidic chip platform. When the indium tin oxide (ITO) electrode is heated, the temperature of the binary homogeneous droplet increases. When the temperature exceeds the critical phase transition temperature of the ionic liquid, the ionic liquid in the droplet is separated from the water phase to form the Janus droplet. When the heating stops and the temperature drops below the critical phase transition temperature of ionic liquids, the Janus droplets gradually recover into homogeneous binary droplets. By adjusting the volume ratio of ionic liquids to water, the morphology of Janus droplets can be adjusted flexibly and accurately. Droplet configurations can be switched between single-phase spherical and Janus configurations and have potential applications in the preparation of smart materials.
【学位授予单位】:江苏师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB30
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,本文编号:2309385
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