[发明专利]多腔复合微/纳米胶囊及其制备方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于微纳材料的制备和应用领域，特别涉及多腔复合微/纳米胶囊、多空腔微/纳米球及它们的制备方法和装置。

背景技术

近年来，具有核壳结构的微/纳米胶囊在制药、食品工业、化妆品、催化剂等领域都有着广泛的应用前景。与普通粒子相比，微/纳米胶囊具有如下优势：壳层材料将被包覆材料与外界环境分隔，可以保护环境敏感或易分解的被包覆材料，降低被包覆材料毒性、气味，修饰被包覆材料的性质等，因而得到了人们的广泛关注。目前已经提出了很多种制备微/纳米胶囊的有效方法，如微流体技术、模板法、乳化法、自组装技术等。材料科学的研究进展对复杂材料提出了新的要求，制备多组分复合、各组分分布可控的新型微/纳米复合材料成为新的研究热点。在某些加工领域，如药物输运、食品添加、催化剂等领域，需要将多种功能组分复合到同一产品当中。而上述制备微/纳米胶囊的传统方法一般只能操纵二种组分(即核层材料与壳层材料)，在制备更复杂的多组分复合微胶囊方面遇到了限制。比如为了保持某些功能组分如敏感材料、反应性材料的活性，通常需要将各组分分别逐步包覆于胶囊当中，这就难以避免地导致了加工步骤繁琐、产率低等一系列问题。因而寻找一种简单有效的一步法包覆多种组分，并保持各组分相互独立、分布可控的方法是十分必要的。

静电喷雾(简称电喷，electrospray)技术是一种利用高压静电力将带电溶液(或熔体)拉伸、分裂、雾化，从而制备零维微、纳米尺度材料的简单有效技术。该技术具有工艺简单、灵活、适用范围广等优势而被广泛应用于微、纳米材料的制备。2002年I.G.Loscertales等提出的同轴电喷技术可用来制备微、纳米胶囊或中空微、纳米球(Science，2002，295，1695)。但该技术同上述传统方法类似，也仅局限于两种材料(壳层和核层材料)的加工。最近K.-H.Roh等提出了一种“肩并肩”电喷技术，可用来制备两种或三种材料复合粒子(Nat.Mater.，2005，4，759；J.Am.Chem.Soc.，2006，128，6796)。该技术可将两种或更多组分复合到同一粒子当中，并可一定程度上控制各组分的分布。但是这种复合粒子不具备核壳结构及分腔结构，即各组分间及各组分与外界环境间无分隔层而相互接触，难以避免各组分间的相互扩散、相互反应，因而不适用于环境敏感材料、反应性材料的加工制备以及复合组分分布的精确控制。本发明提出一种新型的多流体复合电喷技术，可同时包覆多种组分制备内组分相互独立的复合微/纳米胶囊，即具有多腔结构的多组分复合微/纳米胶囊。

发明内容

本发明的目的在于提供具有内部结构的多腔复合微/纳米胶囊。

本发明的目的之二在于提供多空腔微/纳米球。

本发明的目的之三在于提供一种简单高效制备目的一产品的多流体复合电喷方法。

本发明的目的之四在于提供多空腔微/纳米球的制备方法。

本发明的目的之五在于提供上述方法目的所应用的多流体复合电喷装置。

本发明的多腔复合微/纳米胶囊为微、纳米尺寸的球形结构，在球的内部具有多个腔(腔数目可控，优选1～5个腔)，各腔间由壳材料构成的内壁分隔而相互独立(蜂窝状结构)，各腔内可分别负载不同种或同种核材料(功能材料)，各核材料相互独立互不接触并与外界环境不直接接触，可实现多种组分的同时、独立包覆；可精确控制核材料种类、数目及在球体中的分布，其中构成多腔复合微/纳米胶囊的壳材料与核材料不同；选择性去除球内部各腔中的核材料，可得到具有多空腔的多空腔微/纳米球。

所述的壳材料可以是无机材料、有机材料或有机/无机复合的功能或非功能材料。