[发明专利]一种在液滴内构建非子液滴类型复杂结构的方法

说明书

本发明提出了一种在液滴内构建非子液滴类型的复杂结构的方法，将液滴滴加在普通光滑平板或滴入平板所内嵌的凹槽内，以铺展开的液滴为打印基底，结合喷墨打印或3D打印技术，直接在铺展开的液滴表面打印出非子夜滴类型的复杂结构；或是将事先打印好的非子夜滴类型的复杂结构放置在铺展开的液滴表面，之后再滴加一滴纯液滴覆盖,从而制备出内含非子夜滴类型地复杂结构的完整液滴；最后，将制备好的完整液滴连同底板一起放置在事先准备好的收集烧杯中，借助浮力或者超声等外场力完成对完整液滴的收集。整个过程较为简单，也比较容易控制液滴尺寸和数量，从而实现批量制备这种在液滴内构建非子液滴类型的复杂结构的完整液滴。

技术领域

本发明涉及3D打印、复杂乳液、液态金属及微流控技术领域；特别提出一种不依赖于微流体装置来制备具有非子液滴类型的复杂内部结构的复杂液滴的方法。

背景技术

复杂乳液是拥有复杂内部结构的液滴，通常可以包括多个相层，且每一层内可包含多个子液滴。一般来说，复杂乳液是由两种或两种以上的、互不相溶的液体或固体颗粒组成，其内部子液滴可以包含不同的流体，携带不同的成分。复杂乳液所具有的这种内部结构使其在诸多领域都有很大的应用潜力，比如，它们可以作为敏感物质、活性成分以及细胞等的良好载体，广泛地应用于食品、制药、化妆品和微反应等众多方面。在食品方面，除了借助其复杂内部结构来制备含活性物质、易挥发成分的食品外；多重复杂乳液在高脂、高油食品制备中也有突出贡献，将低含量脂肪置于复杂结构中不仅不影响其本来口感，而且更加安全健康。此外，复杂乳液也可以用作微反应器，由于子液滴间彼此相互独立，类似于若干的小仓，因而可分别携带储存不同的反应物。例如，当复杂乳液内的子液滴分别携带不同的酶时，通过控制使其产生级联式的反应，可用于模拟细胞内的一些生物化学过程。

复杂乳液由于内部结构复杂，其制备一般基于设计精巧的装置，其方法具有相当的技巧，一般通过多重乳化来产生。目前，具有复杂内部结构的复杂液滴的制备方法主要包括膜乳化法与微流体法。由于膜乳化法制备的复杂乳液，其内部结构一般比较简单，尺寸上又难以均一可控，分散性较差，因而目前制备复杂乳液的方法主要是微流体法。在过去的二十年中，液滴型微流控技术发展迅速。利用微流体技术制备复杂乳液的原理与制备简单液滴相同，都是通过微通道的巧妙设计来产生不同流场，依靠连续相液体与离散相流体的剪切作用来形成一系列大小均一的液滴。但与制备简单液滴不同，制备复杂乳液所需用的微通道更加复杂，目前主要通过将具有不同功能的单个微通道模块进行级联式组装来实现。

综上所述，在液滴内部构建复杂结构有着广泛的实际应用，在工程技术与学术研究方面都有很重要的意义。然而，由于目前的制备方法主要都基于多重乳化技术，因而复杂液滴的内部结构都属于子液滴类型的内部结构，其它多种类型的内部结构，如二维(2D)平面线路型与三维(3D)立体架构型，都还制备不出来。此外，由于目前的制备方法都基于连续相与离散相的剪切作用，因而要在具有高表面张力，高密度的液滴(如液态金属液滴)内部构建复杂结构还是相当困难的。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种不依赖于微流体装置来制备内部具有非子液滴类型的复杂结构的完整液滴的方法。解决了传统的膜乳化法与微流体法只能制备包含子液滴类型的内部结构的复杂乳液的问题。同时，这一发明克服了对于液滴材料的限制，可应用于具有高表面张力，高密度的液滴，例如液态金属液滴。

本发明的技术方案如下：

一种在液滴内构建非子液滴类型的复杂结构的方法，其特征是将液滴滴加在普通光滑平板或滴入平板所内嵌的凹槽内，以铺展开的液滴为打印基底，结合喷墨打印或3D打印技术，直接在铺展开的液滴表面打印出非子夜滴类型的复杂结构；或是将事先打印好的非子夜滴类型的复杂结构放置在铺展开的液滴表面，之后再滴加一滴纯液滴覆盖,从而制备出内含非子夜滴类型地复杂结构的完整液滴；最后，将制备好的完整液滴连同底板一起放置在事先准备好的收集烧杯中，借助浮力或者超声等外场力完成对完整液滴的收集。