基于玻璃的液滴与乳液生成装置

本方案详细描述了如何制备基于玻璃的微流控装置。遵循本方案，即使无相关经验者也能构建并使用这些装置。利用玻璃材料，我们可轻松实现表面的疏水或亲水化处理，因此基于玻璃的装置在生成稳定的乳液液滴方面具有显著优势。

液滴和乳液在化妆品、食品工业和药物递送等多个领域具有广泛应用。在本论文中，我们更侧重于其在集约化农业中的应用。建议在每一步骤中保持耐心。

同时检查尖端是否干净且无破损。在设备完成之前，不要等到最后才检查这些事项。制作简单液滴时，使用载玻片制成的玻璃基底来构建装置。

使用直径为1毫米的圆形玻璃毛细管作为尖端。接下来，使用20号注射针头以方便将液体引入毛细管中。使用剃刀刀片或解剖刀，在针头底部切割一个与毛细管外径大小相等的孔。

用水冲洗针头，以去除切割过程中产生的任何灰尘和纤维，并让针头自然晾干。组装装置时，将圆形毛细管粘接到载玻片上：使毛细管尖端伸出载玻片末端1至2厘米，并在毛细管中心位置滴加少量环氧树脂，确保其不会干扰视野或与注射器针头发生干涉。接着，放置注射器针头，使毛细管末端位于针头中心位置，并在针头底部边缘周围施加少量已固化的环氧树脂。

数分钟后，涂抹第二层新鲜环氧树脂，覆盖针的基部，但避开孔洞。然后，用已固化的环氧树脂覆盖该孔洞，以防止环氧树脂流入针管内部。在生成液滴时，使用夹具将装置垂直放置，使针尖朝下，类似于厨房水龙头的朝向。

使用注射泵或压力驱动装置将液体泵入设备。制备乳液滴时，外相液体使用5厘米长的方形毛细管，内相液体使用直径为1毫米的圆形毛细管。确保圆形毛细管的长度比方形毛细管长出数厘米。

将圆形毛细管的外径与方形毛细管的内径相匹配，以确保两根毛细管同轴对齐。接下来，组装装置时，将方形毛细管粘接到显微镜载玻片上：使毛细管末端伸出载玻片末端1至2厘米，并在毛细管中心位置涂上一滴环氧树脂胶。等待环氧树脂完全固化。

然后，将圆形毛细管插入方形毛细管中，使载玻片一端的圆形毛细管末端距离方形毛细管末端几厘米。位于方形毛细管内部的圆形毛细管另一端，应与方形毛细管末端相距约等于圆形毛细管的直径。在圆形毛细管末端与方形毛细管起始端之间的中点位置，用少量环氧树脂将圆形毛细管粘牢，并等待环氧树脂完全固化。

为了将毛细管安装到针座中，需在圆形帽的底部挖一个与毛细管外径尺寸相同的孔。然后，为了将另一根针安装到方形毛细管的末端，需在针的底部加工一个圆形孔和一个方形孔，以适配连接部位。切割完成后，用水冲洗针头，并使其自然晾干。

然后按照之前演示的方法进行粘合。构建微流控装置时，裁剪两小块载玻片，并使用环氧树脂将其分别粘接到两张显微镜载玻片上，以使载玻片固定在一起。等待环氧树脂完全固化。

使用金刚石刻刀将方形毛细管切割至约四厘米长。使用内侧边长与圆形毛细管外径相匹配的方形毛细管，使毛细管同轴对齐。本方案中采用边长为两毫米的毛细管。

然后，使用拉针仪将一根圆形毛细管拉制成两根具有细尖端的半根毛细管。接着，使用显微 forge 将其中一根半毛细管的尖端切割至所需直径。要将另一根半毛细管用作收集毛细管，需将其拉制后的尖端切去，使原始的平端恢复出来。

将方形毛细管粘接到载玻片上。不要将毛细管置于载玻片中央，因为载玻片的接缝不应位于观察区域内。然后，将尖端和收集用毛细管放入方形毛细管内，使其相距约两毫米。

为避免连接处漏液，将毛细管尖端和收集端毛细管的末端置于同一侧。为了在毛细管的开口端建立连接，将四根针头覆盖在这些开口端，并按照之前演示的方法将针头粘牢。为检测装置是否漏液，使用回形夹固定一段弯曲的 tubing，堵住其中两根针头。

然后，使用注射器通过其中一个针头将去离子水手动泵入装置，同时将最后一个针头作为出口。若未观察到泄漏现象，则通过下一个针头重复此过程，依次测试全部四个针头。若发现泄漏，需将装置彻底干燥，涂抹环氧树脂，并等待一小时后再次测试。

确认无泄漏后，用实验液体填充装置并去除气泡。然后将内相液体或分散相注射器连接至一号针头，外相液体或连续相连接至二号针头，收集液或对电极连接至四号针头。三号针头为出口。

最后，将电源连接到输送内相液体和收集液体的针头，以在喷头与收集液体之间建立电势差。本研究中，使用580微米的喷头生成了直径约3.3毫米的硅油液滴，而使用86微米的喷头生成了直径1.75毫米的液滴。

此外，使用电控同轴流动装置在滴落模式、锥射流模式和鞭动模式下生成了乳液滴。在这些结果中，内相液体和收集液体使用的是同一种液体。然而，如果实验目的是收集这些液滴，则应使用不同的导电液体作为收集液。

请耐心等待环氧树脂固化。如果接触到水，它将无法干燥，您将不得不重新开始整个操作流程。可通过串联多个流动聚焦装置生成多重乳液。

每个额外的方案都会为流动聚焦装置增加一个壳层。也可使用流动聚焦部分。