文章导读
液滴微流控是基于液滴操控的交叉学科，精确、无损、快速操控液滴是其难点及重点。双重乳液是乳液中包裹乳液的壳核结构液滴，具有独特优势，精准操控其内液滴释放在药物释放、靶向治疗及人造细胞等诸多领域具有广泛的应用前景。
基于此，广东工业大学陈颖教授团队王智彬博士等人提出用热毛细流动来精确调控双重乳液内液滴释放。他们利用数值方法论证了热毛细流动操控双重乳液内液滴释放的可行性，并对其释放特性进行了深入研究。该成果以“Thermocapillary flow‐induced core release from double‐emulsion droplets in microchannels”为题发表在Droplet（《液滴》）期刊上。
文章针对均匀温度梯度诱导热毛细流动操控微通道内单核W/O/W双重乳液（如图1所示）进行探索。如图2所示，由于界面张力随温度升高而降低，界面能最小化使得中间相外液滴及内液滴均向高温端迁移；受外液滴的携带作用及自身界面诱导的热毛细驱动，内液滴迁移速度高于外液滴，使得内外界面相互靠近发生聚合诱导内液滴释放；在内液滴释放过程，界面能最小化及动量守恒使得中间相向后缩（对应图2(a)中速度小于0），中间相流体向后聚集使得中间相腰部压力逐渐大于前端压力（如图2(b)中t=3.31 ms），驱使中间相出现重新包裹内液滴趋势；当内液滴足够大时，内液滴会被重新包裹并在热毛细流动驱动下发生二次释放。
图1 热毛细驱动双重乳液内液滴释放特性物理模型
图2 热毛细流动驱动双重乳液内液滴释放过程分析
文章进一步研究了温度梯度、内液滴尺寸和双重乳液尺寸对内液滴释放特性的影响。结果发现：内液滴起始释放时刻随温度梯度的增大而提前，随着内外界面前端距离的增大而延后；而内液滴持续释放时间，受温度梯度影响较小，主要受双重乳液尺寸控制，尤其是内液滴尺寸（图3）。
图3 温度梯度及双重乳液尺寸参数影响
文章还对释放特性进行了无因次分析，获得了W/O/W双重乳液的内液滴起始释放时刻和内液滴持续释放时间经验关联式以及内液滴释放类型的影响，如图4所示。经验关联式能较为准确地预测内液滴的起始释放时刻（图4(a)）及持续释放时间（图4(b)）；在研究参数范围内，Oh数能准确对内液滴释放类型进行分类（图4(c)和(d)）。研究成果能预测双重乳液的内液滴释放，以实现双重乳液内液滴释放的精确调控。
图4 热毛细流动驱动双重乳液内液滴释放无量纲分析
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原文链接：https://doi.org/10.1002/dro2.54
覃静沂
第一作者
覃静沂，2023年获广东工业大学工学硕士学位，师从陈颖教授、王智彬讲师，研究兴趣为微通道中液滴的热毛细操控；以一作或二作（指导老师为一作）在Droplet、International Journal of Multiphase Flow权威期刊发表研究性论文，以第一发明人授权国家发明专利1项。
王智彬
通讯作者
王智彬，工学博士，广东工业大学材料与能源学院讲师、硕士生导师。主要从事微流控芯片（医工交叉）及储热领域中微尺寸多相（含液滴或颗粒）传输及应用研究。主持国家、省部及市级科研项目各1项，以一作或通讯作者在Droplet、International Journal of Multiphase Flow、International Journal of Heat and Mass Transfer、Applied Thermal Engineering、Chemical Engineering Science等权威期刊发表论文近20篇，授权国家发明专利7件。现任中国工程热物理学会传热传质青年委员会委员，担任SCI期刊Micromachines及Frontiers in Fuels的客座编委。先后获教学优秀一等奖、优秀班主任、学院年度贡献奖及先进科技工作者等荣誉。
期刊简介
Droplet（《液滴》）是由吉林大学主办，与国际著名出版公司Wiley合作出版的英文国际性学术期刊，是国际上第一本全面报道液滴／气泡交叉领域科研成果的学术期刊。目前为季刊，主要发表液滴／气泡相关领域的原创性研究论文、综述及评论性文章，重点报道与液滴／气泡相关的结构、材料和系统设计、制备和调控等方面的基础研究及工程应用。现任主编为中国科学院院士任露泉教授、美国加利福尼亚大学洛杉矶分校C.J.Kim教授。执行主编由香港理工大学王钻开教授担任。
目前，Droplet（《液滴》）已被国际著名数据库EI Compendex和DOAJ收录。本刊旨在成为跨学科的高水平学术交流平台，展示液滴和气泡相关领域的前沿研究成果，推进国际科研传播与合作。
编辑部总编：张成春教授，副总编：王丹编审。
