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1、外文資料的調(diào)研閱讀報(bào)告或書面翻譯利用微流體設(shè)計(jì)乳化液RhuteshK.Shaha,HoCheungShuma,AmyC.Rowata,DaeyeonLeea,JeremyJ.Agrestia,AndrewS.Utadaa,Liang-YinChua,b,Jin-WoongKima,c,AlbertoFernandez-Nievesa,d,CarlosJ.Martineza,e,andDavidA.Weitza,f*aSchoolofEngineeringandAppliedSciences,HarvardUniversity,Cambridge,MA021
2、38,USAbSchoolofChemicalEngineering,SichuanUniversity,Chengdu,Sichuan,610065,ChinacAmore-PacificR&DCenter,314-1,Bora-dong,Giheung-gu,Yongin-si,Gyeonggi-Do,446-729,KoreadSchoolofPhysics,GeorgiaInstituteofTechnology,Atlanta,GA30332,USAeSchoolofMaterialsEngineering,PurdueUniversity,We
3、stLafayette,IN47907,USAfDepartmentofPhysics,HarvardUniversity,Cambridge,MA02138,USA*E-mail:weitz@seas.harvard.edu摘要：我們介紹了利用微流體控制加工單分散乳化液的新進(jìn)展。我們利用玻璃毛細(xì)設(shè)備以極高的精度制造出單重，雙重和更高重的乳化液。這些乳化劑是生產(chǎn)良好可控粒子和功能囊泡理想的基礎(chǔ)。二甲基硅油微流體設(shè)備也被用于制備皮升尺度下的水型乳化油，其生產(chǎn)速度高達(dá)到每秒10000個(gè)液滴。這些乳化液通過(guò)在每一滴液滴中封裝入單細(xì)胞、基因或者反應(yīng)物，可在如微血管
4、這種高通量選擇性強(qiáng)的場(chǎng)合中具有極大的應(yīng)用潛力。乳化液是兩種不相容液體的混合，其中一種液體以小液滴的形式分散于另一種以連續(xù)相形式存在的液體中1-4。通常的乳化形式包括油在水中型（oil-in-water，O/W），如牛奶；同時(shí)還包括水在油中型（water-in-oil，W/O），如黃油。乳化液在許多場(chǎng)合有著重要的應(yīng)用，如大分子運(yùn)輸5-8，采油9，10，食品加工11，12以及有害物質(zhì)處理13。原生產(chǎn)物或者表面活性劑在長(zhǎng)期保持乳化液穩(wěn)定方面不可或缺：表面活性劑分子遷移到液—液界面以防止液滴的聚合1，2。大多數(shù)傳統(tǒng)的乳化液制造方法是通過(guò)人工或者機(jī)械的攪拌來(lái)對(duì)液體產(chǎn)
5、生剪切力或者沖擊力，從而使其破碎成小液滴。但是，這樣的作用力在整個(gè)系統(tǒng)中是不一致的，同時(shí)也不能很好地進(jìn)行控制。這種方式制造出來(lái)的乳化液，其液滴的尺寸差異很大。為了能夠更好地控制液滴的尺寸和分散程度，人們開(kāi)發(fā)和優(yōu)化了多種制造乳化液的方法，諸如薄膜擠壓14，15，粘彈性剪切16，17，微通道乳化18以及微流線生成19等。然而，更好地控制液滴的尺寸和分布依然是一個(gè)重要的目標(biāo)。微流體器件提供了多樣的制造乳化液的途徑。相對(duì)于大尺度下的乳化方法，微流體器件通過(guò)每次精確地生成一個(gè)液滴來(lái)制造乳化液。這種方式可以制造出高度單分散化的乳化液。微流體技術(shù)中最吸引人的特點(diǎn)之一是可
6、以制造出雙重，三重甚至更高重的乳化液，同時(shí)被封裝液滴的尺寸和數(shù)量可以以意想不到精度來(lái)操縱20，21。我們將突出介紹一些我們實(shí)驗(yàn)室所取得的進(jìn)展，這些進(jìn)展均是采用上述通過(guò)微流體器件來(lái)制造受控乳化液的方法而取得的。盡管我們著重于利用毛細(xì)微流體器件來(lái)制造乳化液，但我們也將簡(jiǎn)要介紹利用光刻技術(shù)生產(chǎn)的微流體器件在乳化液制造方面的情況。另外，我們也將展示這些乳化液在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用（圖1）。其中包括制造出單分散的囊泡，液晶外殼以及不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)的顆粒。圖1利用微流體制造出的受控乳化液應(yīng)用概覽在微流體器件中的可控單重乳化液液滴在微流體器件中形成的方式可以用一個(gè)水龍頭作為例子
7、來(lái)解釋。如果我們以很低的流量打開(kāi)水龍頭，水會(huì)以每次一滴的形式流出。液滴的尺寸是滴下液滴表面力與重力平衡的結(jié)果，同時(shí)，也取決與流體表面的張力和水龍頭的尺寸。如果表面張力和水龍頭的尺寸都不變，所有從水龍頭滴出來(lái)的液滴其尺寸差異將會(huì)很小。但是，如果我們提高通過(guò)水龍頭的水流量，則流體將會(huì)連成一條線或者射流。盡管這個(gè)射流最終也還是會(huì)破碎成一顆顆液滴，但是這些液滴地尺寸差異將會(huì)非常的大22-25。同樣的原理可以應(yīng)用于尺度在數(shù)十微米的微流體通道中。水龍頭和微流體器件主要的區(qū)別在于前者是在空氣中形成液滴而后者是在另一種不相容液體中形成液滴。我們首先將介紹上述的原理是如何在
8、毛細(xì)微流體器件中應(yīng)用的，然后再介紹其在更傳統(tǒng)的以聚二甲基硅氧烷（P
