用于制备存在于气相中的液滴的设备和方法技术

本发明专利技术提供一种适用于制备宏观的存在于气相中的液滴的设备，其特征在于，包括铺有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所述振动装置上的所述疏水性固体颗粒散布，从而包裹所述液滴以形成所述宏观的存在于气相中的液滴。此外，本发明专利技术还提供一种制备存在于气相中的液滴的方法。本发明专利技术还涉及一种采用振动盘送料装置制备宏观的存在于气相中的液滴的用途。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
当前，已知有一种所谓的“存在于气相中的液滴(liquid-1n-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，本专利技术中所限定的术语“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 “Liquidmarbles”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。
技术实现思路
因此，本专利技术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，本专利技术人发现，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，在本专利技术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，本专利技术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。人们将明白本专利技术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，在本专利技术一个方案中，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。在本专利技术另一个方案中，还提供了一种制备宏观的存在于气相中的液滴的方法，包括:提供铺设有高疏水性固体颗粒的振动装置；使所述振动装置振动以使所述高疏水性固体颗粒散布；和在所述振动装置振动时滴落液滴，从而通过所述振动装置的振动使得所述散布的高疏水性固体颗粒主动包裹所述液滴以形成所述存在于气相中的液滴。优选，该宏观的存在于气相中的液滴包括所述的液体弹珠。本专利技术通过上述主动包裹的疏水性固体颗粒实现了显著的进步。但本专利技术的设备和方法的振动装置的振动还可使液滴也相应地运动如滚动从而粘附上疏水性固体颗粒，以进一步促进存在于气相中的液滴的形成。人们可以想到，为了实现本专利技术的目的，任何合适的振动装置及其振动均是可行的，例如可以提供上下、左右、前后、往复、扭转等振动或这些振动的任意组合，只要这些振动装置或其振动能够实现根据本专利技术的宏观的存在于气相中的液滴如液体弹珠的形成。但是根据本专利技术人的进一步发现，将上述的振动装置具体选用振动盘送料装置(VBF, vibration bowl feeder)可以获得特别有利的技术效果。这种装置的现有目的主要是使得无序的工件以有序的方式被送出，用于本专利技术的振动盘送料装置可以使得液滴产生装置在振动盘上位置连续滴落液滴时，能连续地产生符合要求的液体弹珠。优选地，该振动盘送料装置具有螺旋上升的轨道，从而液体弹珠可沿该螺旋轨道被送出。作为替代方式，振动盘送料装置可以具有直线轨道，液体弹珠借此可沿该直线轨道被送出。因此，在本专利技术的再一方案中，提供了一种用振动盘送料装置制备在宏观的存在于气相中的液滴的用途。在本专利技术的一个优选方案中，希望在上述振动盘送料装置(或其它振动装置)的合适位置设置微气流装置，以便能够移除液体弹珠上多余的高疏水性固体颗粒(粉末)或者将某些固体颗粒吹回振动装置的底部。优选地，上述设备、方法最好采用小于等于大约2.5mm的液体弹珠。通过本专利技术的设备和方法，尤其是通过配设有振动盘送料装置(VBF)制备宏观的存在于气相中的液滴如液体弹珠具有以下至少一些优点:稳定和连续制造；较高的产量；单分散性的液体弹珠具有较好的包裹性；成本较低和节省制备时间；减少高疏水性固体颗粒(粉末)的使用量；以及无需对振动盘送料装置做出大改动。本专利技术的其他特征和优点的一部分是本领域技术人员阅读本专利技术后所显见的，另一部分将在下文结合附图描述的具体实施例体现。【附图说明】下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的示意图；图2是振动盘的顶盘及液滴产生装置的末端放大示意图；图3a_d显示了疏水性固体颗粒(粉末)包裹液滴以形成液体弹珠的过程示意图；图4是根据本专利技术的一个实施例的流速与液体弹珠常量对比图；图5a示出了使用根据本专利技术的设备的一个实施例在一分钟内的通常液体弹珠产量的照片；图5b示出了图5a中所示液体弹珠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于制备宏观的存在于气相中的液滴的设备，其特征在于，包括铺有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所述振动装置上的所述疏水性固体颗粒散布，从而包裹所述液滴以形成所述宏观的存在于气相中的液滴。

【技术特征摘要】
1.一种适用于制备宏观的存在于气相中的液滴的设备，其特征在于，包括铺有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所述振动装置上的所述疏水性固体颗粒散布，从而包裹所述液滴以形成所述宏观的存在于气相中的液滴。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述宏观的存在于气相中的液滴包括液体弹珠。3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述振动装置构造成振动盘送料装置，所述振动盘送料装置包括顶盘和安置于顶盘下的振动本体，所述振动盘送料装置顶盘包括其上铺设有所述疏水性固体颗粒的底部、围绕所述底部的轨道和顶盘出口，其中所述振动盘送料装置构造成通过振动自动地将在所述底部形成的所述宏观的存在于气相中的液滴送上轨道并经轨道送至所述顶盘出口。4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述轨道呈螺旋上升的轨道形式。5.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，还包括用于移除所述宏观的存在于气相中的液滴上多余的疏水性固体颗粒的微气流装置。6.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述液滴产生装置包括注射泵、注射器和连接到所述注射器的经疏水性处理的毛细玻璃管。7.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，还包括适于收集自顶盘出口送出的存在于气相中的液滴的收集装置。8.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，还包括至少部分遮盖所述疏水性固体颗粒的覆盖装置，所述覆盖装置具有供所述液滴产生装置穿过的开口和供所述存在于气相中的液滴穿过的出口。`9.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述液滴具有小于等于2.5mm的直径。10.一种制备宏观的存在于气相中的液滴的方法，包括: 提供铺有疏水性固体颗粒的机动振动装...

【专利技术属性】
技术研发人员：岑浩璋，刘元骏，
申请(专利权)人：香港大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：