[发明专利]一种3D打印微流控器件及其大通量制备单分散乳液的方法

权利要求书

1.一种3D打印微流控器件，其特征在于包括器件本体，所述器件本体为空心圆柱，圆柱内部空心部分为液体缓冲通道；所述微流控器件由3D打印制造；所述器件本体顶部中心设有液体进入口，液体进入口与圆柱内部空心部分相通；

所述空心圆柱周向均匀设置若干狭缝区域，所述狭缝区域的排布数量范围为：2~20；所述狭缝区域通过微通道与圆柱内部空心部分相通，所述微通道和狭缝区域均沿空心圆柱的径向开设，所述微通道和狭缝区域均设置在器件本体的壁内；所述狭缝区域呈扁平状的楔形结构；所述微通道宽度w范围为：10~500μm，高度h的范围为：10~500μm；所述狭缝区域与微通道相连处的宽度与微通道宽度w相同，高度h的范围为：1~5mm，长度l范围为：1~4mm；所述狭缝区域两侧壁之间呈大小为α的夹角，所述夹角开口方向由空心圆柱内部向外开设；所述狭缝区域夹角α的范围为：≤9°。

2.一种基于权利要求1所述微流控器件的大通量制备单分散乳液液滴的方法，其特征在于如下：

（1）选取不相溶、不发生化学反应的两种溶液作为分散相和连续相溶液，并在连续相溶液中加入表面活性剂；

（2）将整个微流控器件置于连续相液体环境中；

（3）分散相由圆柱中心的液体进入口注入，进入内部的液体缓冲通道，由液体缓冲通道流入径向分布的微通道；

（4）再由微通道流入狭缝区域，流体进入狭缝区域扁平状楔形的入口时，发生阶梯乳化，此时的分散相为准二维流体，分散相从微通道进入狭缝区域时，由于通道突然变宽，微通道中的分散相和狭缝区域中的分散相之间形成颈缩，由于存在高度差，产生瑞利不稳定，随后发生断裂，一个液滴便成形，此过程即为阶梯乳化的实现；

（5）整个过程的推动力为拉普拉斯压力差，流体进入狭缝区域扁平状楔形结构的入口后，在狭缝侧面的挤压下，具有较大的拉普拉斯压力，流体在微通道出口处迅速向外扩张形成饼状液滴，在流体尖端被推出微流控器件进入外部收集槽时，饼状液滴迅速膨胀形成球形液滴，其拉普拉斯压力也随之减少；楔形结构会使液滴受到一个内外的拉普拉斯压力差，所述压力差推动液滴在楔形结构中流动，最终将液滴从楔形结构中挤到收集槽中；

（6）多个通道同时连续的生产，即可得到大通量制备的单分散乳液。