粘度在液滴尺寸的应用(3)

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仪器：

SC-1B 型匀胶机(创威纳科技有限公司，北京)，BP-2B 烘胶机(创威纳科技有限公司，北京)，4”紫外曝光机(H94-25C，四川南光真空科技有限公司，400 瓦汞灯)，等离子体清洗器(美国Harrick公司)，DP-4W表面张力实验仪，DW-AW型精密数字压力计（南京桑力电子设备厂，南京），乌氏毛细管黏度计（杭州中旺科技有限公司）。

2.2芯片制作及表面修饰

芯片制作：

微流控芯片的材质是聚二甲基硅氧烷（PDMS），采用标准的软刻蚀方法制作，过程如下：在玻璃基片表面均匀旋涂一层SU-8 3035 光刻胶，100℃加热30分钟，冷却至室温曝光，100℃后烘20分钟，显影，坚膜得到模板。将PDMS单体与引发剂按10:1(体积比)的比例混合均匀，倒入模板，脱气后80℃固化1小时，冷却后剥离、打孔，然后等离子封接。

表面修饰：

将含有5%（体积比）二氯二甲基硅烷的十六烷灌注进芯片通道内，浸泡3-5分钟，然后用真空泵抽出十六烷，乙醇清洗3-5遍，放入80℃烘箱烘干备用。

2.3 黏度的测定

本实验采用乌氏毛细管黏度计测量不同组成的油相的运动粘度。分别测量矿物油、十六烷、以及二者的混合物（混合体积比分别为1:1、2:1、4:1、6:1、8:1、10:1、12:1、14:1、16:1、18:1、20:1）的粘度。

2.4 表面张力的测定

表面张力采用最大气泡法测定。分别向矿物油、十六烷、以及二者的混合物（混合体积比分别为2:1、4:1、8:1、16:1）中加入1% 的span80，然后测定上述液体的表面张力。

2.5 液滴的形成及调节

以1%亚甲基蓝水溶液为分散相，分别以矿物油、十六烷及其二者的混合物为连续相形成液滴。连续相中需加入1% span80来保持液滴的稳定性。采用兰格注射泵将两相流体注入芯片通道，油-水相在T通道处汇合，形成稳定的液滴。改变两相的流速比，得到不同大小的液滴源!自`优尔'文"论(文`网[www.youerw.com。采用CCD记录液滴形成的过程，然后采用Image J 和Excel软件对液滴的尺寸进行分析。

3 结果与讨论

3.1 油相组成对运动粘度的影响

水相粘度的改变会对液滴内的物质或者反应产生影响，本研究主要考察油相粘度对液滴操控的影响。十六烷和矿物油是在微流控芯片液滴研究中常用的两种油相。十六烷的运动粘度为4.2 mm2/s，属于低粘度的液体，而矿物油的运动粘度为194.6 mm2/s，属于高粘度的液体。如果二者按比例混合，则可能得到粘度连续变化的油相。为了证实该设想，我们将十六烷和矿物油按照不同的体积比混合，形成一系列混合油相，并测试了混合油的运动粘度，如表1所示。随着混合油中矿物油的比例逐渐增大，混合油的运动粘度也随之增大，且混合油粘度增大的程度与矿物油和十六烷的体积比呈现近似的线性关系（图1）。因此，在4.2mm2/s-194.6 mm2/s的粘度区间内，我们可以通过调节矿物油和十六烷的体积比来获得粘度连续变化的混合油，为后续开展油相粘度对液滴尺寸的影响奠定了基础。