导读：

近期，四川大学汪伟教授&潘大伟副教授团队开发了一种开放式共流微流控技术，该技术可通过简单的微流操控，在广泛的流量范围内可控生成均匀的乳化液滴。相关研究以“Simple and flexible production of controllable emulsion droplets from open-type co-flow microfluidics”为题目发表于期刊《Chemical Engineering Science》。

本文要点：

1、本研究开发了一种开放式共流微流控技术，该技术可通过简单的微流操控，在广泛的流量范围内可控生成均匀的乳化液滴。

2、该微流体装置采用了具有相对开放剪切空间的共流几何形状，在很大程度上减少了微通道中的压降，从而促进了液体的流动。

3、这种装置极大地扩展了滴液模式的操作窗口并消除了回流，有利于通过广泛可调的流速轻松进行微流操作，从而产生具有广泛可调尺寸的单分散液滴。

4、通常情况下，当韦伯数为0028时，该装置的滴液模式操作窗口和流量调节范围至少是具有有限剪切空间的传统装置的3倍。

5、本研究提供了一个具有简单流操控和宽操作范围的简便微流控平台，对液滴微流控技术的广泛应用具有重要意义。

全文总结/概括：

开放式共流微流控技术在乳化液滴生成方面的关键优势包括：

1、宽操作范围：开放式共流微流控技术显著扩展了滴液模式的操作窗口，可在更宽泛的流速范围内精确调节，以生产高度均匀的乳化液滴。

2、消除回流：通过减少微通道内的压降，有效避免了回流现象，确保了液滴的成功形成，提高了生产效率。

3、简单的流体操作：微通道中相对开放的剪切空间简化了流体操作，使调节流速以生成具有广泛可调尺寸的单分散液滴变得更加直接和便捷。

4、灵活的液滴尺寸控制：开放式共流微流控技术可通过调节流速灵活控制液滴大小，提供从微小液滴到较大液滴的广泛尺寸范围。

5、减少连续相消耗：开放式共流微流控技术减少了在乳化液滴生成过程中对连续相的需求，降低了材料消耗，提高了成本效益。

总的来说，开放式共流微流控技术为可控生成具有广泛尺寸范围的均匀乳化液滴提供了简单、灵活且高效的平台。

利用这种微流控技术生成的可控乳化液滴在各个领域均有广泛的潜在应用。其中一些应用包括：

1、材料科学：这些均匀的乳化液滴可用于材料科学中先进材料的合成，如纳米粒子、微胶囊和功能性微粒。

2、生物医学：单分散液滴可用于生物医学领域的药物输送系统、微流控液滴中的细胞培养以及诊断应用。

3、化学合成：乳化液滴可以在化学合成过程中发挥作用，例如控制多步合成、液滴反应和功能性聚合物微珠的合成。

4、生物技术：在生物技术领域，这些液滴可用于细胞操作、生物可降解微胶囊的生产以及生物可降解微载体的制备。

5、纳米技术：在纳米技术领域，通过微流控生成的乳化液滴可用于生产纳米材料、功能性纳米乳液和纳米结构智能聚合物材料等。

图1.开放式共流微流控装置用于可控生成油包水乳化液滴。

图2.具有不同剪切空间尺寸的共流微流控装置用于乳化液滴生成。

图3.不同剪切空间长度（L）的共流微流控装置中，液滴生成的流态图依赖于连续相的Ca数和分散相的We数。

图4.在共流微流控装置中，随着L值变化，即10cm（a）、7cm（b）、5cm（c）和1cm（d），液滴直径随流量变化的调控情况。

图5.共流微流控装置中油包水乳化液滴的可控生成。

图6.L=0μm时共流微流控装置中油包水乳化液滴的可控生成。

图7.L为0μm、30μm和60μm时共流微流控装置中油包水乳化液滴的可控生成。

图8.在厘米尺度和微米尺度L值的共流微流控装置中，流量变化对液-液流态的影响。

图9.L=1cm和L=60μm的共流微流控装置生成乳化液滴的操作条件。

图10.L=30μm的开放型共流微流控装置中微小油包水乳化液滴的生成。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ces.2024.120027