[发明专利]用于制备存在于气相中的液滴的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及存在于气相中的液滴的制备，具体涉及用于制备宏观的存在于气相中的液滴的设备和方法，尤其是液体弹珠的制造设备和方法。

背景技术

当前，已知有一种所谓的“存在于气相中的液滴(liquid-in-gas droplet)”的物质。这种“存在于气相中的液滴”，其总体呈由一薄层固体包裹处于液态的内芯结构，由此从其所处环境状态看来，仍呈现处于空气（气相）中的液滴形式，这相比于被容纳在由固体物质所形成的内腔中的物质在许多性质方面具有明显区别。因此，存在于气相中的液滴适用于许多应用场合。在此，本发明中所限定的术语“存在于气相中的液滴”将符合上述限定。

所述存在于气相中的液滴一般分为两种类型，一种为微观的(microscopic)存在于气相中的液滴，而另一种为宏观的(macroscopic)存在于气相中的液滴。

这种微观的存在于气相中的液滴也是一种由颗粒（粉末）包裹的液滴，但其尺寸较小，一般是微米级（例如，零点几微米、几微米或十几微米）。从视觉看来，它们一般呈现为自由流动的粉末状，通常也会被称为“干水（dry water）”，其通常用工业混合机和冷凝水及可自组纳米颗粒制成。

对于宏观的存在于气相中的液滴，其具有比上述微观的存在于气相中的液滴大的尺寸，通常是毫米级(例如，零点几毫米、几毫米等)，比如约0.1mm-约10mm、约0.2mm-约5mm、约0.5mm-约3mm、约0.5mm-约2.5mm等。相比于微观的存在于气相中的液滴，所述宏观的存在于气相中的液滴具有更好的颗粒包裹性，这主要是由于其尺寸及其性质所带来的。一种最常见的宏观的存在于气相中的液滴是“液体弹珠(liquid marble)”，这是由Aussillous,P.和Quere,D.在自然杂志2001年411卷6840期924-927页的“Liquid marbles”的论文中首先提出，该文献援引加入本文。通常，液体弹珠一般是指是被（高）疏水性颗粒（粉末）包裹形成的不润湿的液滴（视觉上可见，如毫米级）。当液体弹珠静置或运动于固体或液体表面时，其可以不粘连表面，其不粘连的性质大大减少在表面移动的摩擦力，因而赋予其在物体表面快速移动的能力，其较小的尺寸也使其具有良好的微流体反应的构造。关于液体弹珠的进一步定义和性质可以参考上述的文献。近年来，在生物化学领域，所述液体弹珠被已广泛关注。通过对当中被包裹的液滴与外层高疏水性颗粒的研究，液体弹珠被认为在药物输送、气体检测、血型检测，甚至于加速度测量等方面有潜在的应用。

现有技术中，液体弹珠尚未具有工业化制备手段，其制备主要是将液体滴入（高）疏水性颗粒（粉末）床中，通过人工使液滴在高疏水性固体颗粒床上滚动，从而使得液滴粘上床上的颗粒，即这些颗粒被动地粘附到液滴上，进而形成液体弹珠。这种滚动制造液体弹珠的效率尤为低下，且不适于连续制造。并且，液滴需要小心和缓慢滚动以免破裂或不利于液体弹珠的形成，这进一步不利地影响生产率。此外，这样的制备方法还严格地要求高疏水性颗粒有一定的厚度。现今仍缺乏有一种高效而简单的连续制备方法，从而液体弹珠尚未能实现大规模的工业应用。

发明内容

因此，本发明的目的是希望提供一种适用于工业上生产的宏观的存在于气相中的液滴，尤其是液体弹珠的制备设备和方法。

令人惊奇地，本发明人发现，无需如现有技术的小心和缓慢地使液滴在疏水性颗粒（粉末）床上滚动，通过将液滴滴入其上振动中的机动振动装置即随着振动装置被振动的高疏水性固体颗粒中，仍可以实现液滴的制备，这样的制备产量较高，质量符合要求，且更为有利的是尤其适合工业化应用。与现有技术中的疏水性固体颗粒基本上是静置地被动粘附到液滴不同，在本发明的设备通过振动装置振动至少可使得高疏水性固体颗粒（粉末）处于散布（弥漫）状态，从而能很好地主动包裹液滴。另外，本发明的振动装置最好可使得液滴沿预定路径运动，例如沿预定路径滚动。人们将明白本发明所述的机动振动装置指非人工的机械或电动振动装置。

由此，在本发明一个方案中，提供了一种适用于制备宏观的存在于气相中的液滴的设备，其包括铺设有高疏水性固体颗粒的机动振动装置和用于将液滴滴落至所述振动装置的液滴产生装置，其中所述振动装置构造成通过振动使得在该振动装置上的所述高疏水性固体颗粒散布，从而主动包裹所述液滴以形成所述存在于气相中的液滴。且优选，该宏观的存在于气相中的液滴包括所述的液体弹珠。