クロススリット型マイクロ乳化プロセス技術の基盤研究

交叉缝微乳化工艺技术基础研究

基本信息

批准号：
20H02512
负责人：
西迫貴志
金额：
$ 10.32万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02512/
关键词：
マイクロプロセス

项目摘要

2022年度は以下を実施した．A. 流体解析：前年度に引き続き，マイクロ流路と貫通スリットが交差する三次元構造およびその近傍の表面濡れ性がどのように液滴生成挙動に影響を及ぼしているのかをより理解するため，ANSYS-Fluentを用いて単一流路および並列流路構造のモデルにおいてさらなる検討を進めた．その結果，液滴生成部の3次元形状の違い，平行スリット型の両端部形状，および分散相，連続相の入力方法が液滴生成に与える影響について，実験データと程よく一致する解析結果が得られた．B. デバイス作製：マスクレス露光装置を用いたソフトリソグラフィにより，PDMS流路の微小化（最小幅~10um）に取り組んだ．一方，ガラス流路の並列本数の増加（>16本）のため，最小径100umの軸付砥石を複数用いる機械加工による合成石英基板への溝加工に取り組んだ．また，多相液滴や機能性粒子の生成用に最小幅100umのスリットを4つ有するステンレス製のスリット部品をワイヤ放電加工を用いて作製した．C. 液滴・粒子生成試験：上記手法により作製したデバイスを用いた各種液滴生成試験を行った．一例として，4スリットを有するスリットデバイスに，16-128本のマイクロ流路が並列化されたPDMSチップを貼り合わせてデバイスを形成した．このデバイスに，第1分散相としてアクリルモノマー，第2分散相としてシリコーンオイル，連続相としてPVA水溶液を導入することにより，先ずアクリルモノマーとシリコーンオイルの二相並行流がアクリルモノマーが流れるマイクロ流路と第2分散相供給スリットの交差部にて形成された．さらに，その二相並行流が連続相供給スリットと交差する箇所にて，サイズの揃った二相液滴が並列流路で連続生成される様子を確認した．またシリコーンオイルに添加する界面活性剤の濃度調整により，サイズの揃った二相ヤヌス液滴あるいは二相コアシェル滴が本デバイスで生成できることを確認した．

2022 年，我们实施了以下措施。 A. 流体分析：延续上年，为了更好地理解微通道和通缝相交的三维结构以及附近的表面润湿性如何影响液滴生成行为，使用模型进行了进一步的研究使用 ANSYS-Fluent 的单通道和并行通道结构。结果，我们获得了关于液滴生成部分的三维形状、平行狭缝型两端的形状以及分散的输入方法的影响的分析结果，该分析结果与实验数据非常吻合。液滴生成的相和连续相已完成。 B. 器件制造：我们致力于使用无掩模曝光系统通过软光刻来小型化 PDMS 通道（最小宽度约 10 um）。另一方面，为了增加平行玻璃通道的数量（>16），我们使用多个最小直径为100微米的磨石在合成石英基板上加工凹槽。此外，采用线切割放电加工制造了具有四个最小宽度为100 um的狭缝的不锈钢狭缝组件，用于产生多相液滴和功能颗粒。 C.液滴/颗粒产生测试：使用利用上述方法制造的装置进行各种液滴产生测试。作为示例，通过将具有16-128个平行微通道的PDMS芯片与具有4个狭缝的狭缝装置粘合来形成装置。通过引入丙烯酸单体作为第一分散相、硅油作为第二分散相、PVA水溶液作为连续相，首先通过丙烯酸单体通过的微通道形成丙烯酸单体和硅油的两相并流流。它在狭缝和第二分散相供给狭缝的交叉处形成。此外，我们确认了在两相并流与连续相供给狭缝相交的并流路径中连续产生了尺寸均匀的两相液滴。我们还证实，通过调节硅油中添加的表面活性剂的浓度，可以用该装置产生尺寸均匀的两相Janus液滴或两相核壳液滴。