一種制備微粒的方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了一種制備微粒的裝置，包括：高能脈沖激光器；與所述高能脈沖激光器相對的約束層；所述約束層不與高能脈沖激光器相對的一面依次設置有犧牲層與液態靶材層；所述約束層、犧牲層與液態靶材層位于開口容器中；所述開口容器中設置有與靶材不相溶的液體，且所述約束層、犧牲層與液態靶材層位于液體中。與現有技術相比，本發明專利技術利用高能脈沖激光作為加工能量源和液態靶材在不相溶液體中能有大接觸角的特點，在液體中制備其微粒，利用激光誘導的手段產生定向的能量波推動靶材，形成均勻光滑的微粒。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于微納加工
，尤其涉及一種制備微粒的方法及裝置。
技術介紹
微粒化制備技術除了在粉末燃燒、噴射干燥、氣體霧化、噴射沉積、噴墨打印和快速成形生產等生產領域中有廣泛的應用，在基礎科學研究中有極其重要的意義，如流體力學、紊流機制，同時該技術在航空、冶金、電子封裝、化工、醫藥等行業也有著廣泛應用，特別是生物細胞培養領域，因為動物細胞貼壁生長的特性需要載體有表面光滑、尺寸均勻的特性。聚二甲基硅氧烷具有良好的易加工性、生物兼容性、透光性、透氣性、熱穩定性和無毒等特性，不但用于加工常規的微流控芯片，也逐漸用作空間細胞培養芯片的結構材料。然而液態的聚二甲基硅氧烷低表面能材料很難在一般條件下自然聚集形成微粒，故對制備尺寸均勻、表面光滑的低表面能微粒提出需求。均勻球形微粒制備方法主要包括切絲重熔法、膜乳化法和噴射法等。切絲重熔法的原理如圖1所示首先將金屬錠進行拉絲、剪切等機械加工方式產生均勻的微質量元，然后把加工好的微質量元放入具有一定溫度梯度的成形設備，經過重熔和凝固過程，使微質量元形成標準球體。采用該方法制備微粒工藝可控性好，成本低設備簡單。但是有明顯的缺陷，工序繁多，生產效率低，精確度不高，而且，該方法只是針對金屬材料，不適用于聚二甲基硅氧烷這一類高分子材料。膜乳化過程基本原理如圖2所示，多孔膜的兩側分別是分散相和連續相,以一定的壓力將分散相通過多孔膜壓入到連續相中形成液滴，液滴在多孔膜上成長至一定尺寸后脫離，如果多孔膜的孔間距過小，則會發生液滴之間合并的現象。所以，液滴的粒徑和粒徑分布不僅僅是由孔徑和孔徑分布所決定的,它還與液滴在膜上和溶液中的合并程度有關。分散相一般含有單體、疏水性物質、疏水性引發劑等,其擠出壓力一般是由氮氣或泵來產生的。連續相一般含有穩定劑、乳化劑、阻聚劑等。分散相保存在儲蓄罐中,在適當的壓力下,分散相會充滿管狀膜的外圍空間,待壓力到臨界值以后,分散相通過多孔膜進入管內的連續相中形成液滴。膜乳化法制備微粒所使用的整套設備較復雜，而且由于多孔膜的間距一般較小，液態的聚二甲基硅氧烷單體在擠出形成液滴的過程中容易匯聚在一起，較難得到尺寸小的微粒；在形成乳化液體的過程中，微粒未固化之前，兩兩液滴會互相聚集形成較大的液滴，這就造成難以控制微粒尺寸的問題；與固化劑混合均勻的液態聚二甲基硅氧烷在連續相中可以自然聚集成液滴，然而由于溫度場梯度變化的原因，液滴在連續相中進行固化的過程中會造成微粒尺寸不均勻的問題。乳液溶劑揮發法，在溶劑蒸發過程中，聚合物被溶解在一個合適的有機溶劑中，然后藥物被分散或溶解于該聚合物溶液中，所得到的溶液或分散液乳化在水性的連續相中以形成離散的液滴。微球的形成中，有機溶劑必須先擴散到水相中，然后在水/空氣界面蒸發。隨著溶劑的蒸發，適當的過濾和干燥后，可以得到微球硬化和自由流動的微球。溶劑蒸發法已被廣泛用于制備許多不同的藥物的PLA和PLGA微球。大連大學環境與化學工程學院的李娟娟、梁春英等以SDBS和油酸鈉改性的Fe3O4為載體材料，利用乳液溶劑揮發法制備了聚乳酸磁性微球，其掃描電鏡照片如圖3所示。乳液溶劑揮發法制備微粒主要是針對磁性微粒，況且聚二甲基硅氧烷最佳的固化溫度為120℃，一個標準大氣壓下水的最高溫度只有100℃。在揮發的過程中，尚未固化的聚二甲基硅氧烷液滴互相之間會相互碰撞或者融合，不利于控制微粒的形態以及表面形貌，再者，溶劑揮發過后沉積下來的微粒會一層層往上疊加，非常混亂不利于后期分離與挑選。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術要解決的技術問題在于提供一種制備微粒的方法及裝置，該方法制備的微粒表面光滑且尺寸均勻。本專利技術提供了一種制備微粒的裝置，包括：高能脈沖激光器；與所述高能脈沖激光器相對的約束層；所述約束層不與高能脈沖激光器相對的一面依次設置有犧牲層與液態靶材層；開口容器；所述開口容器中設置有與靶材不相溶的液體，且所述約束層、犧牲層與液態靶材層位于液體中。優選的，所述高能脈沖激光器與約束層之間還設置有聚焦鏡。優選的，所述犧牲層為對高能脈沖激光吸收超過10％的物質層。優選的，所述犧牲層的厚度為20～140nm。優選的，所述液態靶材層的厚度為10μm～2mm。優選的，還包括位于液體中的接收層；所述接收層位于液態靶材層的下方，且不與液態靶材層接觸。優選的，還包括墊塊層；所述墊塊層設置于所述接收層與開口容器底層之間。優選的，所述開口容器置于三維移動平臺上。本專利技術還提供了一種制備微粒的方法，包括：采用上述的裝置，使高能脈沖激光作用與犧牲層，得到微粒。優選的，所述高能脈沖激光的能量為5～50mJ；頻率為單脈沖或1～10Hz。本專利技術提供了一種制備微粒的裝置，包括：高能脈沖激光器；與所述高能脈沖激光器相對的約束層；所述約束層不與高能脈沖激光器相對的一面依次設置有犧牲層與液態靶材層；所述約束層、犧牲層與液態靶材層位于開口容器中；所述開口容器中設置有與靶材不相溶的液體，且所述約束層、犧牲層與液態靶材層位于液體中。與現有技術相比，本專利技術利用高能脈沖激光作為加工能量源和液態靶材在不相溶液體中能有大接觸角的特點，在液體中制備其微粒，高能脈沖激光聚焦在犧牲層上，使得犧牲層瞬間變成等離子體推動液態靶材生成氣泡，控制好激光的能量讓氣泡恰好不破裂，氣泡的能量耗散后，外加水壓的作用，靶材往回收縮，當碰上約束層后，由于反彈作用，靶材會往水中析出靶材液滴，其在水中自然狀態下為規則均勻的圓球形，利用激光誘導的手段產生定向的能量波推動靶材，形成均勻光滑的微粒。附圖說明圖1為切絲重熔法的原理示意圖；圖2為膜乳化過程基本原理示意圖；圖3為聚乳酸磁性微球的掃描電鏡照片；圖4為本專利技術提供的制備微粒的裝置的結構示意圖；圖5為本專利技術實施例1中制備的聚二甲基硅氧烷微粒的照片。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。參見圖4，圖4為本專利技術提供的制備微粒的裝置的結構示意圖，其中1為高能脈沖激光器，2為聚焦鏡，3為開口容器，4為約束層，5為犧牲層，6為液態靶材層，7為接收層，8為墊塊層，9為三維移動平臺，10為氣泡，11為與靶材不相溶的液體。本專利技術提供了一種制備微粒的裝置，包括：高能脈沖激光器(1)；與所述高能脈沖激光器相對的約束層(4)；所述約束層不與高能脈沖激光器相對的一面依次設置有犧牲層(5)與液態靶材層(6)；開口容器；所述開口容器中設置有與靶材不相溶的液體(11)，且所述約束層(4)、犧牲層(5)與液態靶材層(6)位于液體中。按照本專利技術，所述高能脈沖激光器所提供的高能脈沖激光的能量和頻率可調；所述高能脈沖激光的能量優選為5～50mJ；所述高能脈沖激光的頻率優選為單脈沖或1～10Hz。本專利技術提供的裝置包括與所述高能脈沖激光器相對的約束層；所述約束層為本領域技術人員熟知的約束層即可，并無特殊的顯著，本專利技術中優選為透明層，更優選為玻璃層或高分子聚合物層；所述約束層的厚度優選為0.5～2mm。為了更好地集中能量，本專利技術在所述高能脈沖激光器與約束層之間優選設置有聚焦鏡。所述約束層不與高能脈本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制備微粒的裝置，其特征在于，包括：高能脈沖激光器；與所述高能脈沖激光器相對的約束層；所述約束層不與高能脈沖激光器相對的一面依次設置有犧牲層與液態靶材層；開口容器；所述開口容器中設置有與靶材不相溶的液體，且所述約束層、犧牲層與液態靶材層位于液體中。

【技術特征摘要】
1.一種制備微粒的裝置，其特征在于，包括：高能脈沖激光器；與所述高能脈沖激光器相對的約束層；所述約束層不與高能脈沖激光器相對的一面依次設置有犧牲層與液態靶材層；開口容器；所述開口容器中設置有與靶材不相溶的液體，且所述約束層、犧牲層與液態靶材層位于液體中。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述高能脈沖激光器與約束層之間還設置有聚焦鏡。3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述犧牲層為對高能脈沖激光吸收超過10％的物質層。4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述犧牲層的厚度為20～140nm。5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述液...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄧宇，麥文豪，郭鐘寧，黃志剛，洪文生，朱紫紅，王文兵，
申請(專利權)人：廣東工業大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44