方法文章

基于玻璃的液滴与乳液生成装置

2.9K 次观看

⸱

DOI：

10.3791/63376

⸱

2022年4月5日

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Chemistry and Physics, Augusta University, 2Department of Condensed Matter Physics, University of Barcelona, 3Agrobío S.L., 4ICREA - Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats, 5Institute of Complex Systems (UBICS), University of Barcelona

本文内容

摘要

本文介绍了一种用于制备基于玻璃的微流控装置的方案，该装置可用于生成具有可控液滴尺寸的高度单分散乳液。

摘要

在本文中，描述了三种利用基于玻璃的微流控技术生成高度单分散乳液液滴的逐步实验方案。第一种装置用于在重力驱动下生成简单的液滴。第二种装置设计用于在同向流动（coflowing）模式下生成乳液液滴。第三种装置是在同向流动装置的基础上增加第三种液体，该液体作为电学接地介质，从而实现带电液滴的形成及其后续放电。在此设置中，三种液体中的两种具有显著的电导率，第三种液体介于两者之间，为介电液体。 在两种导电液体之间施加的电压差会产生电场，该电场与共流液体的流体动力应力耦合，影响射流和液滴的形成过程。引入电场可实现比简单共流装置更小的液滴生成，并可用于制备尺寸范围广泛的微粒和纤维。

引言

以较窄的尺寸分布精确生成微米和纳米级液滴是一项具有挑战性的任务。这些液滴在软材料工程领域具有重要意义，在科学与技术的诸多应用中备受关注1,2,3,4,5,6。

用于高通量液滴生成的最常见装置是混合器7和超声乳化仪8。这些方法简单且成本较低，但通常生成的液滴多分散性较强，尺寸分布较宽。因此，需要额外的步骤才能获得单分散样品。微流控装置可通过不同的设计，为液滴生成提供一种高效的方法。此外，由于通常涉及较低的流速（即低雷诺数），可实现对流体流动的精确控制。

尽管微流控装置通常采用聚二甲基硅氧烷（PDMS）通过光刻技术制备，但本文重点介绍基于玻璃的毛细管装置。PDMS装置通常因其能够设计复杂的通道结构以及具备可扩展性而被选用。相比之下，玻璃装置具有刚性，并且比PDMS装置具有更强的溶剂耐受性。此外，玻璃表面可通过改性调节其润湿性，从而控制复杂乳液的生成。能够独立处理喷嘴和通道壁，可实现液滴的可控且可重复生成，并确保当液滴接触管壁时乳液的稳定性9；否则液滴可能发生聚并并在管壁处积聚。这两类装置之间的另一区别在于，玻璃基装置中的流动为三维流动，而传统PDMS装置中的流动为平面流动。这一特性最小化了液滴与通道壁的接触，从而可忽略接触线的影响10，进而保护多重乳液液滴的稳定性。

液体流动动力学示意图：内相/外相液体相互作用、多相流、流体力学。
图 1：不同微流控装置构型。 示意图分别为（A）T型 junction、（B）同向流动装置和（C）流动聚焦装置。请点击此处查看该图的高清版本。

常用的微流控液滴生成结构主要有三种，即T型 junction11、流动聚焦12,13 和同轴流动（coflow）14。在T型 junction结构中，分散相所在的通道与承载连续相的主通道垂直相交。连续相施加的剪切应力将进入主通道的分散相液体剪断，从而形成液滴。所生成液滴的最小尺寸受限于主通道的几何尺寸11。在流动聚焦结构中，两相流体被强制通过位于注入管前端的一个微小孔口，从而形成一股远细于注入管的射流12,13。最后，同轴流动结构的特征是两种不混溶流体以同轴方式流动14。通常情况下，根据操作条件的不同，可观察到“滴落”（dripping）和“射流”（jetting）两种模式。滴落模式发生在较低流速下，所产生的液滴单分散性极好，其直径与喷嘴尖端尺寸成正比，但缺点是生成频率较低。射流模式则发生在较滴落模式更高的流速下，此时液滴直径与射流直径直接成正比，在适当条件下，射流直径可远小于喷嘴尖端直径。

这些流体动力学方法的另一种替代方案依赖于额外使用电力。电喷雾是一种众所周知且广泛使用的技术，用于生成液滴。其原理基于具有有限电导率的液体在强电场存在下会发生形变。液体最终会形成锥形，这是电场力与表面张力之间平衡的结果15。该过程始于电场在液体中感应出电流，导致电荷在液面聚集。电场的存在对这些电荷施加电力，从而牵引液体，使弯月面沿电场方向伸长。在不同条件下，弯月面可释放带电液滴，或喷射出一个或多个射流，随后断裂成液滴15。尽管这些电辅助微流控方法天然适用于生成小液滴，但其存在稳态操作能力不足的问题，从而影响乳液的单分散性。生成的带电液滴倾向于在限制性壁面或装置中任何电势低于外加电压的位置发生放电。因此，带电弯月面变得不稳定，最终以混乱方式释放液滴，导致液滴不可控地生成并丧失单分散性。

在电致同轴流（electro-coflow）中，电应力与流体动力学应力在一种同轴流微流控装置中相互耦合16，该装置与用于生成双乳液的装置类似12。电致同轴流能够成功实现稳态液滴发射的两个主要特征是：（i）分散相被喷射进入另一种共流的黏性液体中；（ii）使用液体对电极或接地电极。已有研究证明，外层流动液体能够改变液滴发射过程的几何特性17。液体对电极有助于液滴的放电与收集，从而确保液滴的稳态生成。此外，通过调控电场力与流体动力之间的平衡，所生成液滴的尺寸可调控的范围可能比前述任何一种技术所能覆盖的尺寸范围更宽。

本详细的视频实验方案旨在帮助初学者掌握基于玻璃的微流控芯片的使用与制作方法。

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

方案

1. 制作简单的液滴

  1. 制备简单液滴时，使用显微镜载玻片（76.2 mm × 25.4 mm）作为玻璃基底来构建装置。这有利于液体的便捷转移并通过玻璃进行可视化观察。
  2. 使用圆形玻璃毛细管作为尖端。本方案中采用直径为1 mm的圆形毛细管（此类毛细管有多种尺寸可选）。
    1. 为获得所需直径的尖端，使用微移液器拉制仪拉伸毛细管，直至得到两个带有极细尖端（约1 µm）的半根毛细管。
    2. 使用微加工仪将尖端切割至所需直径（2–80 µm）。对于较大直径（> 80 µm），若微加工仪无法切割，可使用陶瓷片进行切割。
      注意：根据所需使用的液体种类，可能需要对玻璃进行处理，以防止液体沿尖端外壁爬升。
  3. 对于水基液体，应使尖端外表面具有疏水性；当尖端外表面接触水时，若用于油基液体，则应使其具有亲水性。玻璃表面处理方法见步骤2.3。
  4. 使用注射器针头（20 G）辅助将液体引入毛细管。用剃刀或解剖刀在针头底部切割出一个与毛细管外径相匹配的孔。
  5. 用清水冲洗针头以去除切割过程中产生的灰尘和纤维，并在空气中晾干。
  6. 组装时，使用快干环氧树脂将圆形毛细管粘接到显微镜载玻片上。将毛细管尖端置于载玻片末端外侧1–2 cm处。仅在毛细管中部涂抹少量环氧树脂，以避免干扰视野或阻碍注射器针头。
    1. 将注射器针头粘接固定，使毛细管末端位于针头中心位置。首先，在针头底部边缘周围涂上少量接近固化的环氧树脂，然后将针头放置到位，使毛细管末端处于其底面中心。
    2. 数分钟后，再涂一层新鲜环氧树脂覆盖针头底座，但避开已切出的孔。最后，用接近固化的环氧树脂封住该孔，防止环氧树脂流入针头内部。请遵循环氧树脂生产商提供的固化和硬化时间指南。
  7. 将一段软管（内径 × 外径 0.86 mm × 1.32 mm）连接至针头。连接前需清洁软管。使用注射器手动注入去离子水冲洗软管，以去除切割过程中产生的残留物。
    注意：软管材料应与实验中使用的液体相容。软管长度应足以连接装置与泵送系统。
  8. 测试装置时，通过针头泵入去离子水，观察是否存在泄漏。可使用注射器及其配套针头手动泵水。若发现泄漏，需彻底干燥装置，重新涂抹环氧树脂，并至少等待1小时后再进行测试。
  9. 生成液滴时，使用夹具将装置垂直固定，使尖端朝下，类似于厨房水龙头的朝向。使用注射泵或压力驱动系统将液体泵入装置中。
  10. 通过将尖端插入含有适量表面活性剂的烧杯或小瓶液体中来收集液滴。例如，当内相为10cSt硅油时，可使用含16 mM十二烷基硫酸钠（SDS）的水溶液作为连续相。
    1. 对于水中的油滴，为提高液滴稳定性，可在收集液上方添加一层高粘度油层，再进行乳液制备；对于油中的水滴，应在油相中加入非离子型表面活性剂以稳定液滴。

实验室实验中用于液体提取的带黄色帽的注射器针头。
图2：雕刻针头。 针头底部刻有一个孔，用于安装圆形毛细管。 请点击此处查看该图的放大版本。

微流控装置示意图；通过显微镜载玻片上的针头实现流体流动；从入口到出口的方向。
图3：用于生成简单液滴的装置。 生成简单液滴装置的示意图。 请点击此处查看该图的放大版本。

色谱实验、毛细管装置、液体界面观察；示意图、显微镜结果。
图4：简单液滴的收集。（A）在烧杯中收集液滴的示意图。（B）烧杯的俯视图，其中使用580 µm尖端在含16 mM SDS的水溶液中收集了10cSt硅油液滴。液滴尺寸为(3.29 ± 0.08) mm。（C）烧杯的俯视图，其中使用86 µm尖端在含16 mM SDS的水溶液中收集了10cSt硅油液滴。液滴尺寸为(1.75 ± 0.04) mm 请点击此处查看该图的放大版本。

2. 使用同轴流动方案制备乳液滴

注意：该装置的构建方式与步骤1中描述的装置类似。

  1. 在由显微镜载玻片（76.2 mm × 25.4 mm）制成的玻璃基底上构建装置。这有助于通过玻璃方便地运输和观察液体。
  2. 使用截面为方形的毛细管（方形毛细管）作为外相液体（乳液的连续相），长度约为 5 cm。本方案中使用直径为 1 mm 的圆形毛细管（可从多种规格中方便获得）。
  3. 根据所选的内相液体（分散相），对方形毛细管内壁进行疏水或亲水处理。该处理有助于避免液滴附着在玻璃表面，干扰新液滴的形成。
    1. 为使玻璃疏水，将毛细管放入含有丙酮的试管中，在超声波清洗器中清洗 10–15 分钟。用丙酮或乙醇冲洗（切勿用水），然后干燥。
    2. 准备一个洁净且完全干燥的试管，加入 10 mL 甲苯（或己烷）和 20 µL 八烷基三甲氧基硅烷溶液。将毛细管浸入该溶液中 2 小时，然后用配制溶液所用的相同溶剂冲洗毛细管。
    3. 再次用丙酮冲洗，并用空气吹干。在约 70 °C 的烘箱中烘烤 30 分钟。
      注意：此过程在不损坏装置尖端的情况下难以实施。
    4. 为处理装置尖端，将其浸入甲苯与八烷基三甲氧基硅烷的混合溶液中数秒钟，去除多余溶液，然后自然风干。
    5. 为使玻璃亲水，重复上述步骤（2.3.1–2.3.4），但使用 10 mL 丙酮 + 20 µL 聚乙二醇单甲醚丙基三甲氧基硅烷（2-[methoxy(polyethyleneoxy)6-9propyl] trimethoxysilane）的溶液。
  4. 使用圆形玻璃毛细管作为尖端。将圆形毛细管的外径与方形毛细管的内径匹配，以确保两根毛细管同轴对齐。确保圆形毛细管的长度比方形毛细管长数厘米。
  5. 根据分散液体的性质，对玻璃进行处理，防止液体沿尖端外壁爬升。
  6. 使用快干环氧树脂将方形毛细管粘接到显微镜载玻片上完成组装。将毛细管尖端置于载玻片末端外侧 1–2 cm 处（见图 6A）。
  7. 在毛细管中心位置点一小滴环氧树脂，避免其干扰视野或与注射器针头接触。等待其完全固化。请注意，即使使用快干环氧树脂，制造商也建议等待 24 小时以确保完全固化。
  8. 将圆形毛细管插入方形毛细管中，使其末端伸出方形毛细管末端数厘米。
  9. 将另一端（位于显微镜载玻片外侧）插入方形毛细管内，插入距离应大致与方形毛细管末端对齐（见图 6B）。
  10. 在圆形毛细管末端与方形毛细管起始端之间的中点位置，用一小滴环氧树脂固定毛细管。等待其完全固化。
  11. 对用于引入液体的两根针头进行以下修改。
  12. 为在针头基部安装毛细管，需在圆形毛细管基部开一个与毛细管外径尺寸相匹配的孔（见图 2）。为将另一根针头安装在方形毛细管末端，需在针头基部加工出圆形和方形孔，以适配连接部位。
  13. 确保两个孔对齐，以便圆形和方形毛细管能够顺利插入针头内。用清水冲洗针头以去除切割过程中产生的灰尘和纤维，然后空气干燥。使用环氧树脂粘接针头，并遵循前文 1.5.2 所述的方案（见图 6C）。
  14. 将管路（检查直径和兼容材料）连接至每根针头。切割后冲洗管路，以去除碎屑和纤维。手动使用注射器和针头泵入水进行冲洗。按以下方法测试装置是否泄漏。
    1. 通过弯曲一段管路并使用回形夹夹紧，关闭其中一根针头以阻断液体流动。通过另一根针头泵入去离子水。若未观察到泄漏，则换另一根针头重复测试。
    2. 若发现泄漏，需彻底干燥装置，重新涂抹环氧树脂，并至少等待 1 小时后再进行测试。
  15. 为生成液滴，如步骤 1.8 所述，采用以下两种方式之一驱动液体：使用注射泵固定流速，或使用加压罐固定压力。

接触角测量过程示意图，液滴在表面上的静态平衡分析。
图 5：疏水处理的效果。 (A) 和 (C) 无液体进入的毛细管。红线表示毛细管末端。(B) 未经处理的毛细管。液体润湿毛细管，已爬升至红线以上。(D) 经处理的毛细管与水。此时水未润湿毛细管，液体保持在红线以下。请点击此处查看该图的放大版本。

用于分散相-连续相流体输出的带方形/圆形毛细管的微流控装置示意图
图6：同轴流动装置。（A）将方形毛细管放置在显微镜载玻片上。（B）将圆形毛细管置于方形毛细管内部。（C）装配完成的装置，包含注射器针头。（D）完整装置的照片。请点击此处查看该图的高清版本。

3. 制备电喷射同轴装置

  1. 构建微流控装置时，使用由显微镜载玻片（76.2 mm × 25.4 mm）制成的玻璃基底。由于其长度过长，无法适配单个标准显微镜载玻片，因此使用1½片或两片显微镜载玻片。
    1. 裁剪两小段载玻片（约1 cm），用于将载玻片固定在一起，如图7A所示。使用环氧树脂粘合玻璃，待其完全固化。
  2. 将两根毛细管同轴对齐。为避免因使用不同直径的圆形毛细管而产生额外的对准成本，可使用一根内侧边长与圆形毛细管外径相匹配的方形毛细管。进行电同轴流实验时，使用边长为2 mm的方形毛细管。
    注：2 mm边长的方形毛细管可使电同轴流实验效果更佳，因为针尖与接地之间的距离小于（或接近）针尖与方形毛细管壁之间的距离。当使用1 mm边长的方形毛细管时，毛细管壁比接地更近，液体往往倾向于在此处放电，导致结果不可重复。
    1. 使用金刚石刻划刀或其他可用工具将方形毛细管切割至约4 cm长。用水冲洗以去除玻璃碎屑，自然晾干。若分散相为水基液体，则使其疏水；否则使其亲水。
    2. 使用移液管拉制仪拉制一根圆形毛细管，直至获得两根带细小尖端的半截毛细管。
    3. 使用微加工仪将其中一根半截毛细管的尖端切割至所需直径（20–80 µm）。对于较大直径，可使用陶瓷片。制备水包油乳液时，使尖端外表面呈疏水性。
    4. 将另一根半截毛细管作为收集毛细管使用。为此，将其拉制的尖端切除，恢复原始的平整端面。
    5. 将两根圆形毛细管切割至约4–5 cm长（保持其长度短于载玻片），并清洁以去除切割过程中产生的残留物。使用注射器注入去离子水冲洗，然后自然晾干。
    6. 将方形毛细管粘接到载玻片上（见图7B）。不要将其相对于载玻片居中放置；载玻片接缝不应位于观察区域。在两端点涂少量接近固化的环氧树脂以防止扩散。
    7. 将尖端毛细管和收集毛细管置于方形毛细管内部。将尖端和收集毛细管的一端置于同一载玻片上，以避开载玻片之间的接缝（见图7C）。尖端与收集毛细管之间的距离约为2 mm。使用显微镜测量该距离。
      注：该距离取决于所用液体驱动技术。最终目标是使尖端与液体对电极之间的距离约为1 mm。
    8. 当毛细管处于合适距离后，使用点涂环氧树脂将其固定在载玻片上。注意不要用环氧树脂覆盖感兴趣区域，否则会影响显微镜下的观察。
  3. 为毛细管开放端制作连接件，将针头覆盖在这些端口上。每个装置需要四根针头。
    1. 使用剃刀片或解剖刀切割针头基部，使其能够套在毛细管上。在针头基部打一个圆形孔，以适配圆形毛细管末端的针头。
    2. 为适配方形毛细管末端，在针头基部同时制作圆形和方形孔，以容纳该连接结构。确保两个孔对齐，以便圆形和方形毛细管均可顺利插入针头内。
    3. 用水冲洗针头以去除切割过程中产生的灰尘和纤维，自然晾干。
  4. 将针头粘接固定。按照步骤1.5.2操作。在测试装置是否泄漏前，让环氧树脂过夜完全固化。
  5. 按照以下步骤测试装置是否泄漏。
    1. 使用由回形夹固定的弯曲软管封闭其中两个针头。通过一个针头注入去离子水，并将最后一个针头作为出口。使用注射器及其配套针头手动向装置内泵入水。
    2. 若未观察到泄漏，则通过下一个针头继续泵水。重复此过程，直至水流经全部四个针头。若发现泄漏，需彻底干燥装置，重新涂抹环氧树脂，并至少等待1小时后再进行测试。
  6. 按以下方式填充装置，并去除气泡，因为气泡可能在系统中引入不必要的振荡。为去除气泡，使用两个装有去离子水且部分填充的注射器，通过推拉注射器将困在针头和毛细管内的空气引导出装置。
    1. 准备实验所需液体的注射器。如上所述，去除注射器中的所有气泡。将一段软管连接至注射器针头，并用液体充满软管，排尽空气。
    2. 连接软管至装置时，从装置的一个针头上移除用于测试的软管，并使用已连接的去离子水注射器泵水，使针头滴出水滴。
    3. 同时，使待用液体的软管也滴出液体。由于两端均在滴液，连接时不会引入空气。对另外两个注射器重复此过程，使装置中唯一的自由针头为出口。
  7. 将内相液体（分散相）注射器连接至针头1，外相液体（连续相）连接至针头2，收集液体（对电极）连接至针头4。针头3为出口（见图8）。
  8. 将电源连接至供给内相液体和收集液体的针头（图8中的针头1和4），以在尖端与收集液体之间建立电势差。
    注：由于针头为金属材质，并与这些导电液体接触，因此可作为液体导线，在尖端与收集端弯月面之间建立电势差。对于上述装置尺寸，电势差范围为0至2.5 kV。
  9. 根据实验室设备条件，采用以下两种方式之一泵送液体：使用高压注射泵固定液体流速，或使用压力罐固定液体压力。
  10. 选定其中一种方法后，将外相和内相流速设定至所需值，并调节收集液体的流速（或压力），以保持距离L恒定（见图9）。

毛细管流动过程示意图，包含方形毛细管、尖端和收集毛细管；微流控研究。
图7：逐步说明如何在电喷射共流装置上放置毛细管。（A）通过连接两张显微镜载玻片构建玻璃基底。彩色部分为玻璃切割片，粘合后将两张显微镜载玻片固定在一起。（B）方形毛细管在已组装的两张显微镜载玻片上的最佳位置。（C）用于电喷射共流实验的圆形毛细管定位。请点击此处查看该图的高清版本。

微流控装置示意图，多针设置，流体通道连接，实验布局。
图 8：电控同轴流装置。 （A）电控同轴流装置的照片。（B）电控同轴流装置的示意图。数字表示（1）内层液体、（2）外层液体、（3）装置出口以及（4）液体收集器/接地端的入口。请点击此处查看该图的放大版本。

毛细管电化学冶金示意图，液体对电极装置，方形毛细管壁，标示尖端。
图9：电辅助同轴流实验中尖端与液体对电极的照片。尖端与收集器之间的距离 L 已标出。比例尺对应 100 µm。显微镜放大倍数为 4x。请点击此处查看该图的放大版本。

4. 清洁程序

  1. 将毛细管和显微镜载玻片置于丙酮中，以去除所有灰尘和油渍。任何油滴或灰尘颗粒都可能堵塞微米级的尖端。在制备过程中每完成一个步骤后，使用4倍至20倍放大倍数的显微镜检查尖端是否堵塞，适用于10至100 µm范围内的尖端尺寸。
  2. 使用前通过管路泵入去离子水。使用注射器和针头手动泵水，以防止任何不希望的颗粒从管内进入装置并堵塞尖端。

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

结果

在本论文中，设计了三种不同的装置用于生成液滴。使用步骤1中描述的装置，我们生成了直径为(3.29 ± 0.08) mm（图4B）和(1.75 ± 0.04) mm（图4C）的液滴。乳液液滴可通过同轴流（coflow）装置和电同轴流（electro-coflow）装置生成。对于后者，图9展示了滴落模式，而锥射流（cone-jet）模式和鞭动（whipping）模式分别展示于图10和图11中。图9中展示的结果使用了相同的液体作为内相液体和收集液体。如果实验目标是收集这些液滴，则应使用不同的导电液体作为收集液（详见18），否则液滴在接触时会与收集液合并。

由于具有多种实际应用，锥射流（c...

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

讨论

上述已描述了制备三种不同玻璃基器件的方案。对于生成简单液滴的器件，流速和液体性质是实现可控液滴生成的关键因素。液滴可在滴落模式下于尖端处形成，或在喷射模式下于射流末端形成。从滴落到喷射的转变可通过无量纲韦伯数（We23）进行参数化表征。该数值表示惯性力与表面张力之间的比值，韦伯数公式，We=16ρQ²/(π²γd_tip³)，流体动力学公式，教学示意图。)，其中 ρ 为液体密度，γ 为界面张力，Q 为流速，dtip 为尖端直径。当 We < 1 时，发生滴落现象；当 We > 1 时，惯性力超过将液滴固定在尖端的表面张力，从而形成射流。随后，射流会因瑞利-普拉托不稳定性而断裂成液滴。因此，在液体性质和实验装置固定的情况下，流速是控制从滴落到喷射转变的关键参数。滴落模式的特点是生成的液滴几乎单分散，因此在液滴生成中更受青睐，尽管在喷...

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

披露

作者无任何利益冲突需要披露。

致谢

我们感谢美国化学会石油研究基金（ACS PRF，资助号 60302-UR9）、Agrobio S.L.（合同号 #311325）以及 MCIN/AEI/10.13039/501100011033/FEDER, UE（资助号 PID2021-122369NB-I00）的支持。

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
2-[甲氧基(聚乙二醇)6-9丙基]三甲氧基硅烷GelestSIM6492.7
陶瓷片SutterCTS
乙二醇FisherBP230可在 Sigma-Aldrich 等其他公司购买到
正己烷Sigma-Aldrich34859其他供应商亦有供应
ITW Polymers Adhesives Devcon 5 分钟环氧胶粘剂 25 mL Dev-TubeEllsworth adhesives470740
显微操作仪NarishigeMF 830
微量移液器拉制仪SutterP97
显微镜载玻片Fisher12-544-1其他供应商亦有供应
20 号针头，内径 .0255"，外径 .0355"，长度 1/2"McMaster75165A677
十二烷基硫酸钠（SDS）Sigma-Aldrich428015表面活性剂
硅油ClearcoPSF-10cSt该货号对应粘度为 10cSt 的硅油。该公司还提供不同粘度的硅油
司盘 80（Span 80）FisherS0060500G非离子型表面活性剂
方形玻璃毛细管，内径 2 mm（硼硅酸盐，长度 300 或 600 mm）VitroComS 102
标准玻璃毛细管，6 英寸，外径/内径 2 / 1.12World Precision Instruments1B200-6可在 Sutter 或 Vitrocom 等其他公司购买到
注射泵ChemyxFUSION 100-X该型号具有良好的性价比
注射器（需根据液体兼容性选择）Fisher货号取决于规格
三甲氧基(辛基)硅烷Sigma-Aldrich376221其他供应商亦有供应
管路（需根据液体兼容性选择）Scientific CommoditiesBB3165-PE/5此货号为聚乙烯微管。其尺寸与本表所列针头匹配

参考文献

  1. Basaran, O. A. Small-scale free surface flows with break-up: drop formation and emerging applications. American Institute of Chemical Engineers. 48 (9), 1842-1848 (2004).
  2. Squires, T. M., Quake, S. R. Microfluidics: Fluid physics at the nanoliter scale. Reviews of Modern Physics. 77 (3), 977-1026 (2005).
  3. Stone, H. A., Stroock, A. D., Adjari, A. Engineering Flows in Small Devices: Microfluidics Toward a Lab-on-a-Chip. Annual Review of Fluid Mechanics. 36 (1), 381-411 (2004).
  4. Gunther, A., Jensen, K. F. Multiphase microfluidics: from flow characteristics to chemical and materials synthesis. Lab on a Chip. 6, 1487-1503 (2006).
  5. Barrero, A., Loscertales, I. G. Micro- and Nanoparticles via Capillary Flows. Annual Review of Fluid Mechanics. 39, 89-106 (2007).
  6. Clift, R., Grace, J. R., Weber, M. E. Bubbles, Drops, and Particles. , Dover Pubs. USA. (2005).
  7. Othmer, K. Encyclopedia of Chemical Technology. 4th edition. 9, John Wiley and sons. (1994).
  8. Kentish, S., et al. The use of ultrasonics for nanoemulsion preparation. Innovative Food Science & Emerging Technologies. 9 (2), 170-175 (2008).
  9. Kumar, A., Li, S., Cheng, C. M., Lee, D. Flow-induced phase inversion of emulsions in tapered microchannels. Lab on a Chip. 16 (21), 4173-4180 (2016).
  10. Atencia, J., Beebe, D. J. Controlled microfluidic interfaces. Nature. 437, 648-655 (2005).
  11. Garstecki, P., Fuerstman, M. J., Stone, H. A., Whitesides, G. M. Formation of droplets and bubbles in a microfluidic T-junctions scaling and mechanism of break-up. Lab on a Chip. 6 (3), 437-446 (2006).
  12. Utada, A. S., et al. Monodisperse Double Emulsions Generated from a Microcapillary Device. Science. 308 (5721), 537-541 (2005).
  13. Gañan-Calvo, A. M. Generation of Steady Liquid Microthreads and Micron-Sized Monodisperse Sprays in Gas Streams. Physical Review Letters. 80 (2), 285-288 (1998).
  14. Shah, R. K., et al. Designer emulsions using microfluidics. Materials Today. 11 (4), 18-27 (2008).
  15. Taylor, G. I. Disintegration of water drops in an electric field. Proceedings of the Royal Society A, Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 280 (1382), (1964).
  16. Gundabala, V. R., Vilanova, N., Fernández-Nieves, A. Current-voltage characteristic of electrospray processes in microfluidics. Physical Review Letters. 105 (15), 154503(2010).
  17. Guerrero, J., Rivero, J., Gundabala, V. R., Perez-Saborid, M., Fernández-Nieves, A. Whipping of electrified liquid jets. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (38), 13763-13767 (2014).
  18. Vilanova, N., Gundabala, V. R., Fernandez-Nieves, A. Drop size control in electro-coflow. Applied Physics Letters. 99 (2), 021910(2011).
  19. Cloupeau, M., Prunet-Foch, B. Electrostatic spraying of liquids: Main functioning modes. Journal of Electrostatics. 25 (2), 165-184 (1990).
  20. Jaworek, A., Krupa, A. Main modes of electrohydrodynamic spraying of liquids. Third International Conference on Multiphase Flow ICMF. , (1998).
  21. Juraschek, R., Röllgen, F. W. Pulsation phenomena during electrospray ionization. International Journal of Mass Spectrometry. 177 (1), 1-15 (1998).
  22. Guerrero, J., et al. Emission modes in electro co-flow. Physics of Fluids. 31 (8), 082009(2019).
  23. Utada, A. S., Fernández-Nieves, A., Stone, H. A., Weitz, D. A. Dripping to jetting transitions in coflowing liquid streams. Physical Review Letters. 99 (9), 094502(2007).
  24. Castro-Hernández, E., Gundabala, V., Fernández-Nieves, A., Gordillo, J. M. Scaling the drop size in coflow experiments. New Journal of Physics. 11, 075021(2009).
  25. Godfray, H. C. J., et al. Food Security: the challenge of feeding 9 billion people. Science. 327 (5967), New York, N.Y. 812-818 (2010).
  26. Labbé, R., Gagnier, D., Kostic, A., Shipp, L. The function of supplemental foods for improved crop establishment of generalist predators Orius insidiosus and Dicyphus hesperus. Scientific Reports. 8 (1), 17790(2018).
  27. Pilkington, L. J., Messelink, G., van Lenteren, J. C., Le Mottee, K. 34;Protected Biological Control" - Biological pest management in the greenhouse industry. Biological Control. 52 (3), 216-220 (2010).
  28. Benson, C. M., Labbe, R. M. Exploring the Role of Supplemental Foods for Improved Greenhouse Biological Control. Annals of the Entomological Society of America. 114 (3), 302-321 (2021).
  29. Temiz, U., Öztürk, E. Encapsulation methods and use in animal nutrition. Selcuk Journal of Agricultural and Food Sciences. 32 (3), 624-631 (2018).
  30. Messelink, G. J., et al. Approaches to conserving natural enemy populations in greenhouse crops: current methods and future prospects. BioControl. 59, 377-393 (2014).
  31. Muñoz-Cárdenas, K., et al. Generalist red velvet mite predator (Balaustium sp.) performs better on a mixed diet. Experimental & Applied Acarology. 62 (1), 19-32 (2014).
  32. van Lenteren, J. C., Bolckmans, K., Köhl, J., Ravensberg, W. J., Urbaneja, A. Biological control using invertebrates and microorganisms: plenty of new opportunities. BioControl. 63, 39-59 (2018).
  33. Urbaneja-Bernat, P., Alonso, M., Tena, A., Bolckmans, K., Urbaneja, A. Sugar as nutritional supplement for the zoophytophagous predator Nesidiocoris tenuis. BioControl. 58 (1), 57-64 (2013).
  34. Vila, E., Cabello, T. Biosystems Engineering Applied to Greenhouse Pest Control. Biosystems Engineering: Biofactories for Food Production in the Century XXI. Guevara-Gonzalez, R., Torres-Pacheco, I. , Springer International Publishing. Switzerland, Cham. (2014).
  35. Riudavets, J., Moerman, E., Vila, E. Implementation of Integrated Pest and Disease Management in Greenhouses: From Research to the Consumer. Integrated Pest and Disease Management in Greenhouse Crops. Plant Pathology in the 21st Century. LodovicaGullino, M., Albajes, R. C., Nicot, P. , Springer International Publishing. Switzerland, Cham. (2020).
  36. Cohen, A. C. Insect diets: Science and technology. Second edition. , Taylor & Francis Group, CRC Press. (2015).
  37. Sullivan, M. T., Stone, H. A. The role of feedback in microfluidic flow-focusing devices. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical, and Engineering Sciences. 366 (1873), 2131-2143 (2008).
  38. Shang, L., Cheng, Y., Zhao, Y. Emerging droplet microfluidics. Chemical Reviews. 117 (12), 7964-8040 (2017).
  39. Christopher, G. F., Anna, S. L. Microfluidic methods for generating continuous droplet streams. Journal of Physics D: Applied Physics. 40 (19), 319(2007).
  40. Nunes, J. K., Tsai, S. S., Wan, J., Stone, H. A. Dripping and jetting in microfluidic multiphase flows applied to particle and fiber synthesis. Journal of Physics D: Applied Physics. 46 (11), 114002(2013).

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

重印与许可

申请许可以重复使用本 JoVE 文章的文本或图表

申请许可

标签

相关文章