[发明专利]一种多孔微球的制备装置及方法

权利要求书

1.一种多孔微球的制备装置，包括外相流体注射器、中间相流体注射器、内相流体注射器以及微流控芯片单元，所述微流控芯片单元包括外相输入通道、中间相输入通道、内相输入通道、多核双乳液生成微结构以及主流通道，在所述外相输入通道连接外相注射器，在所述中间相输入通道连接中间相注射器，在所述内相输入通道连接内相注射器，其特征在于：所述多核双乳液生成微结构包括双同轴玻璃毛细管，所述双同轴毛细管包括第一锥形毛细管和第二锥形毛细管，所述的第一锥形毛细管和所述的第二锥形毛细管均为整体锥形管，所述第一锥形毛细管内径小于所述第二锥形毛细管，所述内相输入通道与第一锥形毛细管入口连接，所述中间相输入通道与所述第二锥形毛细管入口连接；所述外相输入通道出口位于所述双同轴毛细管的出口；在所述内相通道内通过所述内相流体注射器通入流速可控制的气体，在所述外间相通道内通过所述外相流体注射器注射通入含有纳米颗粒的液体。

2.根据权利要求1所述的多孔微球的制备装置，其特征在于：所述多核双乳液生成微结构由双十字形微通道构成；所述双十字形微通道由三条开在聚甲基丙烯酸甲酯板上的水平矩形通道垂直相交组成，包括干通道以及位于干通道不同位置的第一支通道和第二支通道，在干通道入口为内相流体通道入口，第一支通道为中间相流体通道，第二支通道为外相流体通道。

3.根据权利要求1所述的多孔微球的制备装置，其特征在于：在所述微流控芯片单元主流通道的出口还连接的固化收集单元。

4.根据权利要求3所述的多孔微球的制备装置，其特征在于：所述固化收集单元包括紫外照射室、聚合通道、干燥微通道、高温微电热板、冷却微通道以及多孔微球收集器，所述高温微电热板包裹所述干燥微通道，所述冷却微通道的出口连接所述多孔微球收集器。

5.一种采用权利要求1-4任一所述制备装置制备多孔微球的方法，其特征在于：

将内相气体、中间相乳液以及外相乳液分别注入制备装置的各个通道，通过调控内相气体的输气量和外相乳液内的纳米颗粒浓度，在微流控芯片单元内生成气-液-液多核双乳液，生成的多核双乳液经聚合、干燥成为所述的多孔微球。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述外相乳液的纳米颗粒浓度为2wt％-7wt％。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述纳米颗粒为改性的二氧化硅纳米颗粒、粘土纳米颗粒或CuO纳米颗粒。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的内相气体成分是空气、二氧化碳或一氧化碳等；所述中间相乳液的成分是2～3wt％的PVA、1.2～2.5wt％的TritonX-100、65～75wt％的丙烯酰胺、1～2wt％的2，2-二乙氧基苯乙酮、2.5～4wt％的亚甲基双丙烯酰胺、15～20wt％的水；所述外相乳液的成分是2～7wt％的纳米颗粒、93～98wt％的硅油。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述气-液-液多核双乳液经紫外线照射在毛细管内发生化学链交联直接聚合。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述多核双乳液生成过程是：所述内相注射器将内相气体注入所述第一锥形毛细管，由于玻璃是亲水性的，因此在流量小于2.5μl/min的低空气流量的条件下中间相乳液水被吸回到所述第一锥形毛细管中时，所述第一锥形毛细管孔口周围的内表面被中间相乳液浸没；第一锥形毛细管中发生内相气体和内相乳液的预乳化，并且内相气体在所述第一锥形毛细管中分裂成气塞；然后，所述气塞通过所述第二锥形毛细管孔口处被所述中间相乳液剪切掉，分解成体积小的微泡并分散到水滴中；所述的水滴与外向流体硅油形成两相的交界面，之后液滴的头部逐渐形成并增大，在黏性力和剪切力的共同作用下，液滴的头部被拉伸至临界状态，随着中间相乳液不断流入，液滴形成颈部且所述的颈部越来越细，最终断裂形成一个多核双乳液。