[发明专利]基于微流控芯片制备新月形陶瓷颗粒的装置、方法及应用

说明书

本发明涉及基于微流控芯片制备新月形陶瓷颗粒的装置、方法及应用，包括底板，第一点胶针头，第二点胶针头，内相玻璃管，外相玻璃管，紫外灯头和收集软管；第一点胶针头和第二点胶针头并排固定在底板上，内相玻璃管的一端口与第一点胶针头的腔体连通，外相玻璃管的一端口与第二点胶针头的腔体连通，内相玻璃管的另一端口穿过第二点胶针头的腔体后伸入外相玻璃管中；紫外灯头置于外相玻璃管的上方，外相玻璃管的另一端口与收集软管固定连接且与收集软管内部空间相连通，本发明的装置及方法能够制备出新月形陶瓷颗粒。

技术领域

本发明涉及陶瓷微颗粒制备技术领域，具体涉及基于微流控芯片制备新月形陶瓷颗粒的装置、方法及应用。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

陶瓷材料具有较好的耐高温、耐磨损、耐化学腐蚀性能，优良的机械性能使其成为工业领域中多种金属或合金的替代品。陶瓷微颗粒不仅具有陶瓷材料的一般性能还顺应了零部件使用生境小型化精密化的发展趋势。随着在研磨剂、传感器、电磁组件、生物制药、核燃料元件、微机电系统微组件等应用中的开发，陶瓷微颗粒向人们展示着其前所未有的发展前景。影响陶瓷微颗粒性能的因素有很多，形状是其中一个重要的因素。陶瓷微颗粒有球形的和非球形的两种，传统制备球形陶瓷微颗粒的方法诸如喷雾干燥、流化床造粒、旋转剪切造粒、振动分散等制备的微球尺寸不均匀，并且不能精确控制；制备非球形陶瓷微颗粒的方法诸如凝胶注模、粉末微注射成型、微挤出成型往往依赖于模具，可调性较差；微立体光刻成型(μSL)可以制备三维形状的陶瓷颗粒但是生产效率较低。

微流体技术提供了一种连续的，可调的方式制备球形和非球形的陶瓷微颗粒，并且制备出的微颗粒单分散性好，产率较高。液滴模板的微流体方法结合内凝胶和外凝胶的过程被应用于制备球形的陶瓷微颗粒；另一种微流体成型方式——流体光刻成型，被应用于生产非球形的陶瓷微颗粒，但是发明人发现，上述制备方法制备的陶瓷微颗粒形状多为二维拉伸的形状，并且材料大多数局限于氧化硅；因此，迄今为止还没一种比较简易的，连续的，可控的方法可以制备具有三维结构特征的非球形陶瓷微颗粒。

发明内容

针对上述的技术问题，本发明旨在提供一种基于微流控芯片制备新月形陶瓷颗粒的装置、方法及应用。该方法将可以将分散了陶瓷纳米颗粒及溶解了可光引发预聚物的水相前驱体，和溶解了表面活性剂的油相分别通入微流控芯片中的内相玻璃管和外相玻璃管中，在内相玻璃管出口处，内水相在外油相剪切力的作用下形成油包水的液滴，液滴经过下游紫外光处发生交联聚合反应，经过清洗、陈化、干燥及烧结之后得到的新月形陶瓷微颗粒具有三维形状特征明显，形状精确可调，尺寸均匀的特点。

本发明第一目的：提供基于微流控芯片制备新月形陶瓷颗粒的装置。

本发明第二目的：提供基于微流控芯片制备新月形陶瓷颗粒的方法。

本发明第三目的：提供基于微流控芯片制备新月形陶瓷颗粒的方法的应用。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明公开了基于微流控芯片制备新月形陶瓷颗粒的装置，包括底板，第一点胶针头，第二点胶针头，内相玻璃管，外相玻璃管，紫外灯头和收集软管；第一点胶针头和第二点胶针头并排固定在底板上，内相玻璃管的一端口与第一点胶针头的腔体连通，外相玻璃管的一端口与第二点胶针头的腔体连通，内相玻璃管的另一端口穿过第二点胶针头的腔体后伸入外相玻璃管中；紫外灯头置于外相玻璃管的上方，外相玻璃管的另一端口与收集软管固定连接且与收集软管内部空间相连通。

其次，本发明公开了基于微流控芯片制备新月形陶瓷颗粒的方法，包括以下步骤：

将外相流体通入第二点胶针头中，然后进入外相玻璃管，待外相流体流出其出口时，通过第一点胶针头和内相玻璃管通入内相流体；