微流体技术制备多级结构材料的研究进展_郭松
材料物理与化学(7)
王霞，女，1966年生，中国民盟盟员，工学博士，教授，硕士生导师，SPE会员，中国石油学会、四川省石油学会会员。2007年获工学博士学位。曾在胜利油田采油工艺研究院工作，先后担当助理工程师、工程师、高级工程师、研究室主任。2004.9至今在西南石油大学材料科学与工程学院工作。近期参加主要纵向科研项目：国家自然科学基金青年科学基金项目“基于材料非线性随动强化的双金属复合管成型机理及其强度特性研究”；中国博士后基金项目“提高稠油开发冷采泵寿命的纳米改性材料研究”；中国石油天然气集团公司项目“油水乳状液性能及其在多孔介质中渗流机理与应用研究”；四川省应用基础研究项目“气井井筒携砂模拟及携砂规律研究”；教育部重点研究项目“纳米陶瓷材料在水力射流钻井喷嘴上的应用研究”；四川省教育厅研究项目：“高含CO2油气井可膨胀套管合金材料研究”。并先后主持和参加了30多项科研课题的研究及现场推广应用工作，获局级科技进步成果一等奖1项，三等奖1项。近5年来，主讲6门本科生课程，2门研究生课程；编写西南石油大学本科生内部教材4门，出版专著1部，在各级学术期刊上发表科技学术论文49篇。主持和参加国家级科研项目4项、省部级科研项目6项，横向科研项目15项。申报和获准“一种抗高温高盐型纳米乳化降粘剂”等国家发明专利7项、实用新型专利2项。
I09---赵丹阳
Drag reduction technology has become a new energy-saving technology, and it has become a hot topic in the drag-reduction field that imitating the micro-riblets of shark skin to reduce the drag. Due to the disadvantage of complex-structure, hard-replicate, low-precision and high-cost of shark skin, this paper firstly simplify the shark skin micro-riblets structure and optimize the cross-section dimensions, then manufacture the metal mold with shark-skin-inspired micro-riblets structure using the UV-LIGA technology, then design the roll forming experiments of PVC and PET material to emboss the shark-skin-inspired micro-riblets structure, finally analyze the products to study the effect of mold temperature, wheel speed and molding pressure.
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微流控技术制备液滴可视化实验观测教学平台设计
205中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i ng中国设备工程 2021.03 （下）液滴微流控是一项在微尺度通道内通过多相流体剪切制备单分散液滴，并对其进行操控的技术。
作为微流控技术的重要分支，液滴微流控技术广泛应用于聚变能源、医药、化工、化妆品等工业领域，是物理、化学、材料以及生物医学等多学科交叉领域的前沿研究热点。
针对相关学科专业的研究生、本科生开设液滴微流控教学环节已经势在必行。
流体力学是液滴微流控技术的应用基础，然而，其中很多概念由高等数学引入，理论性强、数学表达式非线性强，是高度抽象的。
如果纯粹从理论知识开展教学，学生听起来比较枯燥，并且无法对液滴微流控过程中液滴的形态变化以及工艺参数的影响产生直观认知。
而在微流控技术制备液滴过程中，微通道中雷诺数较小，多相流体以层流形态流动，流动状态容易控制，在显微镜下流动形态十分清晰，故通过实验教学可使学生获得对液滴动力学行为的直观认识。
但现有与液滴微流控相关的实验教学、实践培训平台还较为欠缺，难以满足相关专业的实验教学需求，所以，亟需开展液滴微流控实验教学平台的开发。
为此，本文将搭建微流控技术制备液滴可视化实验观测教学平台，展示两种流型的相界面演化过程并分析其内在流体动力学机理，帮助学生深入理解认识流体力学的高度抽象理论，提升相关课程的教学效果。
1 教学实验设计1.1 微流控技术制备液滴可视化实验观测教学平台设计搭建微流控技术制备液滴可视化实验观测教学平台主要由两相流体输入装置、十字交叉型微通道实验段和高速显微成像装置组成。
如图1所示，连续相和离散相流体在两台独立注射泵的控制下，精密地输入固定在实验台上的微通道中。
为防止杂质堵塞微通道，注射器出口加装过滤器以保证两相流体的洁净。
此外，微通道的下方需要利用辅助光源以获得清晰稳定的两相流体界面。
辅助光源采用冷光源以规避光源发热引起温度变化影响流体物理性质。
微流体技术的发展与应用
微流体技术的发展与应用引言随着科技的不断进步，微流体技术作为一种新兴的交叉学科，已经在多个领域展示出强大的应用潜力。
微流体技术通过精密的控制微尺度流动，可以实现对微观颗粒和液体的精确操控和分析，具备高灵敏度、快速响应和非常低的耗材成本等优点。
本文将从微流体技术的起源和发展、微流体芯片的设计和制备、微流体技术在生物医学、化学分析和环境监测等领域的应用等方面进行介绍和分析。
微流体技术的起源和发展微流体技术最早可以追溯到20世纪50年代的均相催化反应研究中，随着传感器、微制造和微加工技术的快速发展，微流体技术得以迅速发展。
20世纪90年代，随着微流控芯片的诞生，微流体技术开始进入实际应用阶段。
后续的发展包括微流控芯片的微纳制造技术的突破、微流体实验技术和理论基础的研究等，使得微流体技术得到了更为广泛的应用。
微流体芯片的设计和制备微流体芯片是微流体技术的核心，其设计和制备对于实现微流体控制和分析具有至关重要的意义。
微流体芯片一般由玻璃、聚合物等材料制成，并通过光刻、胶模压、刻蚀等微纳加工技术进行制备。
微流体芯片的设计包括通道结构和阀门的设计，以及材料选择等。
制备过程中需要考虑材料的相容性、生物相容性等因素。
微流体技术在生物医学领域的应用微流体技术在生物医学领域的应用非常广泛，包括细胞分析与操作、病原检测、基因测序等。
微流体技术可以实现对细胞的高灵敏度、高通量的检测和处理，为生物医学研究提供了便捷和可靠的工具。
此外，微流体技术还可以用于药物筛选和治疗监测等领域。
微流体技术在化学分析领域的应用微流体技术在化学分析领域的应用也非常广泛。
微流体芯片的微小尺寸和快速传质特性可以实现高灵敏度、高选择性的分析。
微流体技术在化学分析中的应用包括样品前处理、分离和检测等环节，可以实现对微量化合物的快速分析和检测。
微流体技术在环境监测领域的应用微流体技术在环境监测领域也有很大的应用潜力。
微流体芯片可以通过微小的体积和快速的分析速度实现对环境污染物的快速检测和监测。
毛细力辅助飞秒激光直写制备各向异性及多级结构
毛细力辅助飞秒激光直写制备各向异性及多级结构苏亚辉;范珍珠;汪超炜;胡衍雷;吴东【摘要】将飞秒激光双光子聚合加工技术和毛细力诱导自组装技术相结合实现了各向异性结构和多级结构的制备.首先,使用飞秒激光双光子加工技术加工出微柱阵列,将微柱置于显影液中显影,然后放置在空气中.在显影液蒸发的过程中,微柱结构单元受到毛细力的作用而弯曲实现自组装.通过控制微柱的高度和直径的不一致性实现了两种各向异性结构制备方法,并成功制备了底层微柱直径分别为2 μm和6 μm 双层结构.由于毛细力的大小和微柱高度无关,且同样端部变形量下较高微柱的弹性回复力小于较低微柱的弹性回复力,更易发生弯曲;直径较大的微柱具有更强的抗弯曲能力,从而引导直径较小的微柱向较大的微柱倾斜,藉此制备了各向异性结构.使用毛细力自组装辅助飞秒激光微纳加工可以实现灵活可控的复杂3D结构的加工,并将在生物医药、化学分析、微流体等领域发挥重要作用.%A method for preparation of designable anisotropic and hierarchical structures using femtosecond laser printing and capillary force assisted self-assembly was proposed.First, a periodic micro-pillar arrays template was fabricated by localized femtosecond laser polymerization.The micro-pillars were immersed in developed solution for about 40 min and subsequently exposed in the air.During the evaporation of developed solution, micro-pillars was self-assembled into periodic anisotropic architectures with the assistance of capillary force.Two methods to fabricate anisotropic structures were proposed.One was realized via controlling heights of pillars in a cell, the other was achieved via controlling pillardiameters.Furthermore, double-layer structures with underlayer pillardiameters of 2 μm and 6 μm were fabricated respectively.The result s indicate that the capillary force is irrespective to the height of pillars, and the elastic restoring force of the higher pillars is stronger than the lower pillars, thus higher pillars are prone to bend and the pillars with larger diameter are more likely to remain plex 3D structures can be achieved flexibly by combing femtosecond laser fabrication with capillary force self-assembly technology, which will play essential roles in biomedicine, chemistry and microfluidic engineering.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2017(025)008【总页数】7页(P2057-2063)【关键词】激光加工;飞秒激光;毛细力自组装;各向异性结构;多级结构【作者】苏亚辉;范珍珠;汪超炜;胡衍雷;吴东【作者单位】安徽大学电气工程与自动化学院,安徽合肥 230601;安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室,安徽合肥 230009;安徽大学电气工程与自动化学院,安徽合肥 230601;中国科学技术大学精密机械与精密仪器系,安徽合肥230022;中国科学技术大学精密机械与精密仪器系,安徽合肥 230022;中国科学技术大学精密机械与精密仪器系,安徽合肥 230022【正文语种】中文【中图分类】TN249飞秒激光双光子聚合加工技术可对任意复杂三维结构进行真三维直写，具有无需光学掩膜，加工分辨率可突破衍射极限等优点[1]。
第一节无机微孔材料的发展和研究现状-化学系郭浩课题组-复旦大学
辽宁石油化工大学硕士学位论文
双羟基化反应研究。 第四部分： 通过手性转移实验和对 18O 标记的产品进行了多级 质谱分析，提出了一种可能的机理：首先联烯双键中富电子的碳碳双键被高选择性地环氧化， 然后迅速发生了邻基参与效应形成五 元环状中间体， 随后体系中水分子对碳原子发生亲核进攻开环， 最 终重排生成产物。 关键词：联烯，甲基三氧化铼，双羟基化，机理，邻基参与， 质谱联用
III
the
reaction
conditions
of
辽宁石油化工大学硕士学位论文
methyltrioxorhenium-catalyzed highly selective dihydroxylation of 1,2-allenylic diphenyl phosphine oxides, including the variation of solvents, temperature, catalyst and oxidant amounts. Finally, the optimal reaction condition is achieved. Part III: Extend the reaction to different types of substrates including the dihydroxylation of single, double, three and four substitiuted allenes. Part IV: Based on chirality transfer experiments and ESI-MS studies of 18O-labeled products, a possible mechanism, proceeding via regioselective epoxidation of the electron-rich carbon-carbon double bond, subsequent intermolecular nucleophilic attack of a water molecule on the in situ formed epoxide via neighboring group participation (NGP), and followed by rearrangement is proposed as the major reaction pathway. KEYWORDS: Methyltrioxorhenium, Allenes, Dihydroxylation, Mechanism, Neighboring group participation, ESI-MS
微流体动力学研究发展与现状_钱晓蓉
［摘 要］ 在分析微流体流动特性基础上， 介绍了微流体动力学研究的发展与现状， 包括临界雷诺数、固液
界面速度滑移、微流体热传导特性等基本问题的研究结果。
［关键词］ 微流体； 临界雷诺数； 速度滑移、热传导
［中图分类号］Ｏ３５１．２
［文献标识码］Ａ
［文章编号］１００３－ ５４５１（ ２００５） ０６－ ００１１－ ０４
性。Ｒ． Ｑｉａｏ ａｎｄ Ｎ．Ｒ． Ａｌｕｒｕ 采用连续流体理论和分
子动力学理论研究微通道电渗流过程。分子动力学
模拟方法计算不同无量纲加速度下微流体沿通道方
向的速度轮廓分布如图 ４ 所示， 由图可知， 在固液界
面存在着明显的速度滑移， 且这种固液界面的速度
滑移随着无量纲重力加速度的增加而增加。采用分
#"观察流体偏离层流状态； $"测量轴向平均速度和
雷诺数的关系曲线； % "测量压力差和流量之间的关
系， 非线性关系或者不规则的压力差， 预示着紊流状
态的发生。管道的 Ｄａｒｃｙ 摩擦系数定义为：
! " ｄＰ／ｄｘ
ｆ＝２Ｄｈ
２
ρＵＢ
Ｄｈ＝
４Ａ ｓ
式中： Ｄｈ— ——水力直径；
ｓ— ——管道周长；
Ａ— ——为管道面积；
图 ３ 水在憎水性和亲水性 图 ４ 分子模拟方法计算微
玻璃表面速度测量结果
管道内流体速度轮廓
使用传统方程并加以适当修正的方法是解决微
尺度下流动问题的行之有效的处理方法， 但其最大
的缺点是每一次修正都需要大量实验的验证。而分
子模拟研究方法是从微观分子学理论出发， 直接在
分子尺度的层面上（ 纳米尺度） 研究微流体的界面特
多， 研究的问题更复杂。
微纳米流体动力机制研究及其应用
微纳米流体动力机制研究及其应用微纳米流体动力学作为一门新兴的研究领域，近年来备受关注。
它能够研究微观尺度下的流体运动，揭示微纳米尺度下流体的行为与物理特性，具有多种应用前景。
本篇文章将详细探讨微纳米流体动力学的研究进展，以及它在各种领域中的应用。
一、微纳米流体动力学研究进展1、微纳米流体动力学基础微纳米流体动力学是将流体力学描述应用于微尺度下的研究领域。
它具有很强的交叉性和综合性，涉及流体力学、材料科学、物理学等多学科。
微纳米流体动力学的物理机制和主要力学过程包括粘性流动、微观湍流、扩散、电动现象等，这些过程都需要通过建立数学模型进行描述。
2、微纳米流体动力学模型微纳米尺度下，流体与物体间的相互作用相对于流体惯性力更加显著。
因此，微纳米流体动力学模型中通常采用了斯托克斯方程，把重力、惯性等因素的影响降到最小，从而聚焦于粘性流动等现象。
此外，利用计算流体力学或分子动力学等方法对微纳米流体动力学过程进行研究也已成为了研究热点。
这些方法在解决大规模流动和复杂几何的微纳米流体动力学问题上具有独特的优势。
3、微纳米流体动力学研究的应用微纳米流体动力学研究的应用十分广泛，可以涉及到生产、制造、生命科学等多个领域。
在制造方面，利用微纳米流体动力学研究可以帮助设计出高效、可靠的微流控器件。
微流控器件的设计和制造非常重要，可以用于研究化学反应、生物分析等。
在生命科学方面，利用微纳米流体动力学研究可以对细胞、蛋白质、DNA等进行分析。
通过操纵微尺度下的生物分子，可以快速实现自动化分析操作，提高分析效率。
此外，研究微纳米流体动力学还可以揭示和分析分子水平上的生物方式和生命现象，有助于增强我们对生物现象的认识。
二、微纳米流体动力学的应用1、压电换能器压电换能器是一种利用机械变形作用下压电材料的极化电场特性来实现能量转换的智能传感器。
为增强传感器的性能，逐渐将压电换能器精度向微纳米尺度领域内推进。
微纳米压电换能器具有更高的导电率、更好的可靠性、更大的灵敏度等优势。
微管道流体力学及工艺应用
微管道流体力学及工艺应用随着科技的不断发展，微观领域的研究也越来越受到人们的关注。
微小管道作为一种微观流控技术，其在化学、生物、医学等领域发挥着越来越重要的作用。
本文将介绍微管道流体力学和工艺应用，并对其发展趋势进行展望。
一、微管道流体力学微管道是指其内径在数微米到数百微米之间的管道，与毫米或更大的传统管道相比，微管道中的流体运动受到的约束更加严格，流体行为更加复杂。
微管道流体力学研究的是在微管道中流体的行为和物理特性，其发现和应用不仅利用了微观和纳米尺度下各种特殊现象，也涉及到微流体、表面张力、等离子体、声波和电场等多个学科领域。
流体的作用力和微观特性是微管道流体力学研究的重点。
由于微管道中的流体粘性和惯性力相对较小，带电粒子和分子间的弱相互作用力却相对比较重要。
因此微管道流体力学通常涉及到的问题包括粘度、表面张力、电荷和电场效应、静电吸附、微流、分离和混合等。
这些问题的研究，不仅进一步深入了对分子和微观领域物理化学特性的理解，而且在各种生物、化学和医学应用中也发挥了重要的作用。
二、微管道在工艺应用中的发展微管道的特殊性质使得它在多个领域的应用中都具有巨大的潜力。
1. 化学合成微管道流体技术可用于化学反应过程中，加速化学反应的速率。
通过调节微管道内的化学物质的浓度，温度和反应时间，可以实现对组分的精确控制。
此外，微管道内液滴的形成、分离和混合等特殊现象也为实现多相反应提供了新的途径。
2. 生物检测微管道技术在生物医学研究中的应用也非常广泛。
例如，在生物检测和细胞分类方面，微管道技术能够有效地分离和检测微小细胞和分子。
此外，在药物筛选和药物输送中，微管道技术也发挥了重要作用。
通过利用微观和纳米技术，药物输送可以更快速，更准确地到达特定的细胞或器官。
3. 纳米加工微管道技术可以利用集成电路芯片的方法，制造微体系，以及制造和管理微流体结构，从而为纳米技术提供新的平台。
纳米加工和纳米传输也因此得到了更为有效和可控的实现，使得生产出了更加高性能的微小芯片。
微反应器
• 液滴型(Droplet) • 混沌对流型(Chaotic advection)
6
微流体技术对流体操控--简单通道
液滴流 嵌段流 平行流 强放热反应，颗粒体系 多相反应，含固体体系 界面反应，萃取
调变流体参数能够得到各种流型的流体
7
微流体技术对流体操控—复杂通道
通过设计、组合流体单元，实现更多样化流型的流体 精确操控，适宜于复杂乳液、颗粒、结晶等体系 8
HNO3
方法 硝酸浓度 硝酸与原 /% 现有工艺 微反应技术 40～50 35 料质量比 8:1 5:1
Cl
压力 /MPa
反应时间 收率/%
3.0～4.0 15～20 h 2.5 45min
80 99
23
环氧化反应---脂肪酸甲酯环氧化
O H3C C
+ H2O2
OH
R1 HC O CH R2
H+ 脂肪酸甲酯
O C C OH OH
3 NaCl
2 H2O
-1
现有工艺：
Cl Cl H Cl
60 ℃ 2h
H= -860.56 KJ mol
浓氢氧化钠 相转移催化剂
（加成，重排，水解）
技术难点：苯甲醛易发生氧化、歧化等副反应 反应时间较长，且为强放热反应，控制困难
28
相转移催化反应---扁桃酸的制备
微反应技术：强化两相传质和传热 HCCl3+NaOH
30
2,4-二氯苯酚的制备
1.2M氯气
现 苯酚 有 工 0.8M 艺
氯气
2,4碱洗 30h 30h 二氯 粗产品 60-75℃,搪瓷反应器 苯酚
纯度: 90% 纯度: 86%
微 苯酚 流 /CCl4 体 工 2M 艺 氯气
微通道内纳米流体传热流动特性
微通道内纳米流体传热流动特性目录一、内容描述 (2)1. 研究背景和意义 (3)2. 国内外研究现状 (4)3. 研究内容与方法 (5)二、微通道内纳米流体传热理论基础 (6)1. 纳米流体概述 (8)1.1 定义与特性 (8)1.2 纳米流体的制备与性质 (9)2. 微通道传热理论基础 (11)2.1 微通道概念及优势 (12)2.2 传热基本理论 (13)三、微通道内纳米流体流动特性研究 (15)1. 纳米流体流动性质 (16)1.1 粘度特性 (16)1.2 流动性及流动阻力 (17)2. 微通道内纳米流体流动行为分析 (18)2.1 流动模式 (19)2.2 流动特性影响因素研究 (20)四、微通道内纳米流体传热特性研究 (22)1. 纳米流体传热性质 (23)1.1 导热系数 (24)1.2 热扩散系数 (24)2. 微通道内纳米流体传热行为分析 (25)2.1 传热模型建立 (26)2.2 传热性能影响因素研究 (27)五、微通道内纳米流体传热流动特性实验研究 (28)1. 实验系统搭建 (30)1.1 实验装置介绍 (31)1.2 实验操作流程 (32)2. 实验结果分析 (33)2.1 实验数据记录与处理 (34)2.2 实验结果讨论 (35)六、微通道内纳米流体传热流动特性数值模拟研究 (35)一、内容描述本篇论文深入探讨了微通道内纳米流体的传热流动特性，旨在揭示纳米尺度下流体与壁面之间的相互作用机制及其对传热效率的影响。
通过采用先进的实验技术和数值模拟方法，本研究对不同纳米颗粒尺寸、形状以及添加剂的纳米流体在微通道中的对流换热和热传导过程进行了系统的研究。
论文首先介绍了纳米流体的基本概念和特性，以及微通道在热传递领域的应用背景。
通过实验观察和数值模拟，详细分析了纳米颗粒尺寸和形状对流体对流换热系数的影响，揭示了纳米颗粒表面效应和颗粒间的相互作用对传热过程的作用机理。
论文还探讨了添加剂对纳米流体传热性能的改善作用，特别是表面活性剂和金属纳米颗粒对对流换热和热传导的显著增强效果。
微米级流体动力学及其应用
微米级流体动力学及其应用近年来，微米级流体动力学研究越来越受到人们的关注。
微米级液体流体中的流动特性与宏观液体流动特性有很大的不同，这主要是因为液体在微米级通道内的性质不同。
微米级流体动力学是一种研究液体在微米尺度范围内的流动性质和行为的学科，其应用涉及到微米制造和微机械学、微器件测量和微流分析、微型生物芯片和微生物反应器等领域。
微米级流体动力学的特点和主要研究方向相对于传统的宏观流体动力学，微米级流体动力学具有以下特点：1.微米级流体动力学研究需要考虑液体的黏度、表面张力和分子扰动等物理现象对微流体的影响。
2.液体在微米级通道内的流动一般受到压力、表面张力、惯性、黏性和环境扰动等因素的影响，液滴或气泡也会受到相同的影响。
3.微米级流动的雷诺数远低于宏观流动，因此微米级通道内的流动多为层流。
4.流体在微米级通道内的运动主要靠压力驱动，由于表面积大，表面张力非常重要。
主要研究方向包括：1.微流量计和微滴发生器的研制，主要是为了开发更小、更快速、更灵敏的流量计和滴定器。
2.微传感器的研究，主要是为了提高灵敏度和准确性，考察微流体动力学与传感器的相互作用。
3.微型反应器的研究，主要是为了提高反应效率和利用微流体的优势，实现高通量和快速反应等。
微米级流体动力学的应用1.微流体生物芯片微流体生物芯片是利用微米级通道搭配微机械加工制造而成的一种生物检测器件。
与传统的生物芯片相比，微流体生物芯片的优势主要体现在以下几个方面：(1)微流体生物芯片具有高通量、省时、省样品等优势。
(2)微流体生物芯片的反应体积很小，反应需要的试剂也很少，因此成本低。
(3)微流体生物芯片具有准确性高，而且能够实现多维度的控制和操作。
2.微型反应器微型反应器是一种在微米级范围内实现化学反应、生物反应和物理反应的器件。
由于反应主要在微米级通道中进行，可以实现快速反应、高通量和高空间分辨率。
此外，微型反应器的优势还包括：(1)无需大量的反应试剂，有利于环保。
微流体与纳米材料的制备及其应用
微流体与纳米材料的制备及其应用随着纳米技术的快速发展，微流体和纳米材料的制备和应用也得到了广泛关注和研究。
微流体和纳米材料是两种独特的技术，它们可以通过高效的制备和控制技术实现高精度、高效率的处理和研究。
下面将详细介绍微流体和纳米材料的制备及其在各个领域的应用。
一、微流体制备技术微流体是指微米级别（1-1000微米）的小流道和微型反应室组成的流体处理系统。
微流体技术利用微型结构的精确控制和高效的传质、反应和分离效果，可以实现微型分析、生物化学反应、分子分离等应用。
微流体制备技术主要包括材料选择、微型结构设计和制造、系统集成和检测等方面。
1、微型结构制造技术微型结构制造技术是微流体成功的关键之一。
目前主要的微型结构制造技术包括光刻、X射线衍射、电子束曝光、激光微细加工、软印刷、热熔与热压等方法。
这些方法可以在不同尺寸和形状的基板上，制造出可以控制流体运动的网络结构和微型通道。
2、微流体系统集成微流体系统集成是将微型结构与流体控制元件结合为一体的关键之一。
微流体系统集成可以基于“路由”、“混合”、“分离”、“升温/降温”以及“检测”等功能。
系统集成过程需要考虑流量控制、控制泵和运动控制。
二、纳米材料制备技术纳米材料是一种尺寸在1-100纳米之间的纳米级颗粒，其具有独特的物理、化学、生物学特性。
纳米材料的制备技术是三维纳米结构工程的关键之一。
纳米材料的制备技术包括物理法、化学法、生物法以及超声波法。
1、物理法物理法是指通过减小微粒或晶体的大小来制备纳米颗粒的方法。
主要的物理法包括机械磨碎、气相沉积和光化学溶解法等。
通过物理法制备的颗粒，具有较高的纯度和热稳定性，但是其晶体缺陷较多，难以控制形态和粒径等缺点。
2、化学法化学法是指通过合成和化学反应来合成纳米颗粒。
主要的化学法包括凝胶法、水热法、微乳液法、溶胶凝胶法、水热法等。
通过化学法制备的颗粒，具有较好的形态和尺寸控制能力，但是纯度和稳定性较差。
3、生物法生物法是指利用生物体内的细胞和酶的作用来制备纳米材料。
[课外阅读]微流控技术可控制备多腔复合纤维生物材料获进展
![[课外阅读]微流控技术可控制备多腔复合纤维生物材料获进展](https://img.taocdn.com/s3/m/88dec7c183d049649a665816.png)
[课外阅读]微流控技术可控制备多腔复合纤维生物材
料获进展
5月30日，中科院大连化物所秦建华研究员带领团队在利用微流控技术可控制备多腔复合纤维生物材料方面取得新进展，最新研究成果发表在《先进材料》期刊上。
该研究工作利用流体在微米尺寸下的层流特性，通过自主开发的微流控芯片平台，在聚二甲基硅氧烷芯片内产生多层同轴鞘流，以此成功制备了一系列形态、结构及组成各异的微米级管状海藻酸钙纤维材料，并探索了其潜在生物应用。
所制备的管状纤维材料具有典型特征：1.管腔数量可控，并呈线型排列；2.可具有分区结构，分区种类多样化；3.可由多种材料构成，材料组合方式多元化。
实现了在微米尺度下对纤维材料性质的精确调控，可制备出种类多样，性质各异的复杂纤维材料。
该方法具有制备简单，成本低，批次间差异小等特点。
这种新型管状纤维材料可作为多功能载体，纤维内管腔和材料内部均可负载不同功能分子或细胞，不仅可用于生物催化，还可用于细胞共培养，干细胞分化诱导，肌肉、血管、神经组织等体外构建，在材料化学、组织工程以及再生医学等领域具有重要应用前景。
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中国科学: 化学 2015年第45卷第1期: 24 ~ 33 SCIENTIA SINICA Chimica 《中国科学》杂志社SCIENCE CHINA PRESS评述微流体技术制备多级结构材料的研究进展郭松, 尹苏娜, 潘宜昌, 陈苏*, 张利雄*材料化学工程国家重点实验室; 南京工业大学化学化工学院, 南京 210009*通讯作者, E-mail: lixzhang@收稿日期: 2014-09-30; 接受日期: 2014-10-17; 网络版发表日期: 2014-12-26doi: 10.1360/N032014-00274摘要多级结构材料具有微纳米尺度范围内结构可调、多功能化等特点而受到广泛关注. 微流体技术具有独特的微尺寸效应和易操控性, 应用于多级结构材料制备具有明显优势. 国外对此有较多研究, 国内也取得了很多进展, 有些方面还处于领先水平. 本文对国内微流体技术制备多级结构材料方面的研究进展进行了综述, 主要介绍了基于这一技术新开发的各种制备方法, 包括界面反应法、界面萃取、液滴分相和多重乳液等, 阐述了各种新制备方法的科学原理、所采用的微流体装置的特点和所制得的多级结构材料的类型与结构特征, 为进一步利用微流体技术开发新型多级结构材料及其制备方法提供有用信息, 最后对今后的发展趋势进行了展望. 关键词微流体多级结构材料界面反应双液相分相多重乳液1引言多级结构材料指一类在微观尺度下结构或性质具有多样性的成型材料, 如具有空心、核壳、Janus 等结构的微球和微纤维、非球状的微囊泡、形貌独特的组装体、嵌套结构(structure-within-structure)的复合体、复杂形貌和微结构的颗粒以及多级孔道结构的多孔材料等[1~6]. 它们因具有结构复杂、形貌特殊和功能多样化等特点, 可广泛运用在催化、生物技术、纳米技术、电子技术和能源再生等领域, 成为近10多年来的研究热点[3,5,6]. 多级结构材料的形貌和结构取决于其制备方法. 例如, 空心、核壳、Janus类微球的制备主要包括模板法、选择性刻蚀和奥氏熟化等[3]; 微纤维的制备主要采用静电纺丝、湿法纺丝和流体涂布等[6]; 非球状微囊泡、形貌独特的组装体及嵌套结构的复合体等材料的制备一般采用乳化、模板印刷法和自组装等[2,7]; 而多级孔道结构的多孔材料的制备也主要采用模板法和酸、碱处理等选择性刻蚀法[3]. 由此可见, 每种多级结构材料都有其限定的制备方法, 如何采用这些方法来精确调控所制备材料的尺寸分布、结构及组成仍面临着巨大挑战. 因此, 需要开发一种操控简单且同时适用于多类多级结构材料的制备技术.微流体技术因其微米数量级的通道结构、优良的液滴和流型操控性能、较快的传热传质速度等特点[8], 除广泛应用于化学合成领域外, 近来还被用于金属粒子、氧化硅、纳米沸石、量子点、金属有机骨架材料(MOFs)等微纳米材料的高效合成[5,9~11], 显现出制备时间显著缩短、产品尺寸均一度大幅提高等优点. 同时, 还能通过耦合多步合成过程制得微纳复合颗粒, 如CdS/ZnS核壳量子点、Co/Au核壳纳米粒子和Co3BTC2@Ni3BTC2核壳结构MOF微粒等[12~14]. 此外, 基于微流体的层流效应和相界面特性, 如界面聚合、界面萃取、多重乳液和液滴融合等多种微流体技术已被成功用于制备出类型多样、形貌各异、结构复杂和功能多样化的多级结构材料, 体现出该技术在多级结构材料的制备方面具有灵活性、多变性和相对普适性. 因此, 近10年来相关研究工作不断涌现. 但微化工技术专题中国科学: 化学 2015年 第45卷 第1期25与利用微流体技术制备微纳米粒子已有较多综述相比[8], 尚缺乏系统介绍利用微流体技术制备多级结构材料的综述. 因此, 本文将在介绍国外有关研究进展的同时, 重点对国内相关研究进展进行总结, 着重介绍用于多级结构材料制备的各种微流体方法及相关科学原理和制备过程, 揭示及分析这些多级结构材料的结构特点, 最后对这方面研究的未来发展方向进行展望.2 液滴界面反应法界面反应指异相(各环境介质)间在界面处发生的化学反应. 目前已被用于制备超薄膜、纳米线和微胶囊等[15~18]. 其制备通常采用机械搅拌或超声等手段将一相以液滴的方式分散在另一相中, 但是所得到的液滴均匀度有限. 利用微流体技术可得到非常均匀的液滴最终形成尺寸均匀且结构组成可控的中空或实心微球. 采用该方法, 国外研究者已制备出尼龙、生物质大分子、有机硅和TiO 2等多种材质的中空微球[19~22].张利雄课题组[23]以硫酸水溶液和溶有糠醇的生物柴油分别作为分散相和连续相, 通过由内径 100 μm 针头和内径1.2 mm 聚氯乙烯(PVC)软管组装成的简易T 型微流体装置(图1(a)), 将硫酸水相液滴均匀分散在含有糠醇的连续相中, 糠醇在硫酸液滴界面聚合形成了聚糠醇微球. 通过调节糠醇在油相中的浓度以及硫酸溶液的pH, 可以控制糠醇的聚合 速度, 实现了空心球壁厚的调节和实心聚糠醇微球的制备, 进一步炭化可制得相应中空或实心炭微球, 也可在水相中加入磁性前驱物, 制得磁性炭球.若在上述水相中添加一定浓度的硅溶胶, 可制得炭-氧化硅复合微球, 通过酸处理或焙烧选择性地去除硅或炭组分, 可以制备出具有多级孔结构的二氧化硅或炭微球[26]. 可见, 通过液滴界面反应可灵活实现微球多级组成、结构以及功能化的调控.此外, 将上述形成单分散液滴的简单T 型微流体装置改为1个由30个独立微通道(宽50 μm, 深 150 μm)构成的基于快速混合原理的交叉趾型微反应器(图1(b))时, 通过调节连续相中糠醇的浓度以及停留时间, 可以制得具有高尔夫球状的、平均尺寸为0.7~1.2 μm 的炭微球[24].杨朝勇课题组[27]采用类似方法, 利用十字型玻璃微通道反应器(宽250 μm, 深200 μm), 将含有模板剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的氨水溶液以均匀液滴的形式分散在正硅酸乙酯(TEOS)中, 通过TEOS 在氨水液滴界面的水解, 成功制备出了具有中孔结构的二氧化硅中空微球. 其壁厚可通过控制TEOS 水解的速度和CTAB 的浓度来调节.此外, 骆广生课题组[25]依此方法也制备了具有核壳结构的复合微球. 他们利用同轴微流体装置将硅溶胶液滴分散在含有钛酸四丁酯(TBOT)的液体石蜡中, TBOT 会在液滴界面水解, 从而得到具有核壳结构的氧化钛-氧化硅复合微球(图1(c)).图1 界面反应技术制备中空聚糠醇微球和炭微球[23](a)、高尔夫型纳米碳球[24](b)以及核壳结构SiO 2/TiO 2复合微球[25](c)郭松等: 微流体技术制备多级结构材料的研究进展263 微流体纺丝法微流体纺丝法是利用传统湿法纺丝的快速成型技术, 结合微流体的层流效应, 制备微米尺寸纤维的技术. 早期主要用于实心微纤维的制备, 近来拓展至中空、Janus 和多重节点结构的微纤维的制备[28]. 国内在此方面取得领先的成果. 例如, 顾忠泽课题组[29]在1个双通道型毛细管(喷嘴内径50 μm)中以2股添加了不同染料的海藻酸钠水溶液为分散相形成双层平行流, 结合界面反应, 制得具有Janus 结构的直径为170 μm 的海藻酸钙微纤维(图2(a)).陈苏课题组[30]以添加不同原料的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)乙醇溶液为原料, 利用乙醇挥发使PVP 浓缩成型, 制得分别含硫化钠和醋酸锌或氯化镉的PVP 微纤维. 通过控制纤维收集器的旋转方式和转速, 将分别含硫化钠和醋酸锌或氯化镉的PVP 纤维构筑成一维与零维(1D-0D)、一维与一维(1D-1D)、一维与二维(1D-2D)的阵列. 在纤维交点处, 离子的扩散可原位生成ZnS 或者CdS 量子点, 由此制得高度有序化和可控角度的量子点-聚合物杂化微纤维阵列 (图2(b)).4 微流体纺丝与液滴技术结合法 微流体纺丝与液滴技术结合法是利用微流体装置在纺丝前驱液中形成单分散的液滴, 再通过纺丝技术制备包裹有液滴的纺丝的一种方法. 国外尚未有利用该方法制备多级结构材料的报道. 秦建华课题组[31]利用由十字形通道和聚焦型通道串联而成的微流体设备, 以聚(乳酸-co -羟基乙酸) (PLGA)的碳酸二甲酯(DMC)溶液和海藻酸钠水溶液分别为分散相和连续相, 先在十字形通道中形成O/W 乳液, 后在聚焦通道中固化成型, 制备了含有油相液滴的海藻酸钙纤维, 再经干燥脱水形成竹节状形貌(图3(a)).张利雄课题组[32]采用更为简单的、由内径 110 μm 针头与喷嘴内径100~150 μm 玻璃微针同轴组装而成的微流体装置, 先在海藻酸钠溶液中形成石蜡液滴, 在其流经玻璃微针出口时, 液滴会受挤压变形, 而此时海藻酸钠溶液在出口固化形成海藻酸钙纤维, 而液滴因界面张力作用恢复球状, 这种相互作用形成了具有椭球状节点的纤维; 纤维因干燥收缩和包裹液滴形状的保持, 使其具有珠串结构. 珠串结构的大小、间距和纤维的直径以及表面性质等可通过多因素进行调节(图3(b)).5 两相微界面萃取法两相微界面萃取法是一相中的溶剂在微通道内通过两相界面(平行流或液滴的形式)扩散至另一相中, 使得该相中溶质被浓缩成型的方法[5]. 例如, 通过萃取含有PLGA 的DMC 液滴可得到亚微米或纳米PLGA 凝胶球[33]; 或在连续相与分散相流速比大于300时, 诱导液滴中的溶剂形成非均一扩散, 可制得环型的氧化硅[34]和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球[35].朱锦涛课题组[36]以聚苯乙烯(PS)或PMMA 与PS 的共聚物的氯仿溶液作为分散相, 水相作为连续相, 先利用聚焦微流装置得到W/O 乳液, 然后分别用水和乙醇萃取氯仿, 可得到表面褶皱的PS 小球和PMMA/PS 的Janus 小球(图4(a)).张利雄课题组[37]将硅溶胶的乙醇液滴操控在由液体石蜡与生物柴油组成的液-液界面处, 通过调节图2 微流体纺丝技术制备Janus 海藻酸钙纤维[29](a)和PVP/量子点复合纺丝阵列[30](b)中国科学: 化学 2015年 第45卷 第1期27图3 微流体纺丝与液滴技术相结合制备竹节状海藻酸钙纤维[31](a)和珠串纤维[32](b)图 4 两相微界面萃取技术制备表面褶皱具有Janus 结构的PS/PMMA 复合粒子[36](a)和开口空心、榛子状的二氧化硅微 球[37](b)萃取温度和萃取剂的种类来调节乙醇萃取的速度, 可得到实心(室温, 生物柴油)、偏心空心(60℃, 生物柴油)、开口空心(60℃, 蓖麻油与35 wt%碳酸二甲酯)和榛子状(60℃, 蓖麻油与50 wt%碳酸二甲酯)的氧化郭松等: 微流体技术制备多级结构材料的研究进展28硅微球(图4(b)).除制备多级结构微球外, 骆广生课题组[38]在以不锈钢针头、玻璃纤维和聚四氟乙烯管同轴串联组装成的微流体设备中, 先形成内相和外相为水溶液、中间相是聚丙烯腈的二甲基甲酰胺(DMF)溶液的三层环流流型, 利用DMF 向水相的扩散, 制得聚丙烯腈中空纤维.6 微液滴双液相分相法双液相分相过程指2种组分共存于同一溶液中时, 在一定的浓度范围会因密度的差异, 之前的均相体系会分成两相的过程. 通常, 溶液体系分相后会形成两相分层的现象. 最近有研究发现, 以4 wt%葡聚糖(DX), 1 wt% PEG 和94 wt%水的混合溶液作为分散相, 以PEG 的高浓度溶液作为连续相, 在微通道中形成混合溶液的微小液滴, 因水被萃取至连续相中使PEG 和葡聚糖分相, 最终形成了PEG/DX/PEG 结构的乳液, 进而制得包含PEG 的葡聚糖微囊[39]. 与此类似, 以PEGDA 的水溶液作为分散相, 正十六烷与2,2-二乙氧基苯乙酮(DEAP)的混合液作为连续相, 利用DEAP 扩散至水相液滴中诱导液滴发生分相, 可制得多层核壳结构PEGDA 微球[40].最近, 张利雄课题组[41]发现了丙烯酰胺(AM)- PEG 液滴聚合之后形成球形或棒状聚丙烯酰胺(PAM)/ PEG 核壳结构乳液的现象; 并结合液滴融合技术, 在核壳结构乳液中引入聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)的热致PEGDA 聚合二次分相, 可制得由球形核组成的具有哑铃型、三叶草型、正四面体型和多棱柱型等结构的PAM/PEG 复合水凝胶, 或由棒形与球形PAM 凝胶经过不同的排列组合方式组装得到具有三角形、四面体、以及非常少见形貌等多种三维结构的复合水凝胶(图5).7 多重乳液法多重乳液法指在利用微流体多重乳液制备技术制备具有复杂结构的多重乳液的过程中, 通过添加聚合物单体、纳米材料等组分, 采用光聚合、界面萃取等手段, 使这些组分快速成型, 从而制得与多重乳液结构一致或相近的多级结构颗粒的方法. 该方法制备所得材料的结构主要取决于多重乳液的结构, 后者的形成主要依赖不同形式微流体装置的设计, 如多重毛细管并行同轴流、T 型通道串联、聚焦通道串联等, 由此可制得双重乳液、多核双重乳液、异相多核双重乳液、三重乳液和双相乳液等. 在制备这些图5 AM-PEG 水溶液液滴中聚合致分相形成核壳结构, 并结合液滴融合等技术制备得到多种复杂结构乳液和特殊形貌复合水凝胶微球[41]中国科学: 化学 2015年 第45卷 第1期29乳液的过程中, 通过加入聚合物单体、单分散PS 粒子、SiO 2胶粒、Fe 3O 4纳米粒子和量子点等, 可以得到诸如具有Janus 结构的PMMA/量子点/Fe 3O 4复合微球、多重核壳ETPTA/纳米凝胶复合光子晶体微球和非球形结构的聚PEGDA 等形态各异的多级结构 材料.依此方法, 陈苏课题组[42]利用简单的同轴装置, 以包含CdS 量子点的PMMA 氯仿溶液和分散有纳米Fe 3O 4颗粒的PMMA 氯仿溶液为分散相, 分别通过2个平行并在一起的针头, 在以聚乙烯醇(PVA)水溶液为连续相的剪切下形成的Janus 液滴, 挥发除去液滴中的氯仿, PMMA 成型得到具有白色半球为荧光区域、黑色半球为磁性区域的Janus 结构PMMA 微珠. 他们还采用该方法分别以单分散PS 胶体粒子分散液和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)为分散相, 水溶液为连续相, 制得了新月结构的光子晶体和Janus 结构的ETPTA/PS 复合微球[43].顾忠泽课题组[44]在2个串联的T 型通道组成的微流体装置中, 先以单分散磁性纳米胶体溶液作为分散相, ETPTA 油溶液作为连续相, 在第一个T 型通道中形成W/O 乳液, 再在第二个T 型通道中以聚乙烯醇(PVA)水溶液为连续相流体制得水包油包水(W/O/W)多重液滴, 利用光聚合技术使液滴成型, 得到以透明ETPTA 为壳层, 单分散磁性纳米胶体乳液为核的微胶囊颗粒. 这种材料可以通过调变外加磁场显示出不同的色彩.除了完全复制多重乳液的结构之外, 秦建华课题组[45]在由T 型通道串联聚焦通道组成的微流体装置中, 先以矿物油为分散相, PEGDA 水溶液为连续相, 在T 型通道中形成O/W 乳液, 再在聚焦通道中以FC40作为连续相制备O/W/O 多重乳液, 利用微空间限制技术挤压乳液呈盘状, 结合聚合淬灭技术, 使壳层中靠近通道壁处的PEGDA 不发生反应, 从而制备了结构与乳液不完全相同, 呈现出新月和多脚架形貌的颗粒.张利雄课题组[46]也采用2个串联的T 型微通道, 先以壳聚糖水溶液作为连续相, TEOS 和正己烷的混合溶液作为分散相, 在第一个T 型通道中制得O/W 乳液, 在第二个T 型通道中以液体石蜡作为连续相制得O/W/O 乳液, 其被滴入氢氧化钠水溶液中使壳聚糖成型, 再在铝酸钠溶液中浸渍、水热合成, 即可得到中空的A 型分子筛微球. 通过调节TEOS 相的流速, 可以形成包裹有更多的TEOS 液滴的壳聚糖乳液, 从而得到多空腔的A 型分子筛微球. 此方法的巧妙之处在于, TEOS 既可以作为合成A 型沸石的硅源, 又能作为形成空腔的模板.更多的研究采用同轴串联组装的聚焦型微流体装置形成复杂结构的多重乳液[47~49]. 褚良银课题 组[50]采用这种装置, 在第一级聚焦型微通道内, 分散相聚(N -异丙基丙烯酰胺-co -甲基丙烯酸-co -烯丙胺)纳米水凝胶的水溶液, 被连续相ETPTA 流体剪切得到简单乳液; 该乳液作为分散相, 在第二级聚焦型微通道中被外层连续相水溶液进一步剪切形成W/O/W 的双重乳液; 最后通过光引发ETPTA 聚合得到空心ETPTA 微球. 通过在ETPTA 中添加苯甲酸苄酯和表面活性剂聚甘油蓖麻醇酯(PGPR), 来控制内部的水相液滴在界面上的黏附状态, 使得内部液滴处于偏心位置或突出外层液滴, 进而制备得到具有开口的空心ETPTA 微球. 他们还将该方法用于制备中空 结构的壳聚糖、聚N -异丙基丙烯酰胺等材质的 微球[51~55].朱锦涛课题组[56~59]利用类似的乳液成型机理, 在由2根不同喷嘴内径的微针按照喷嘴对喷嘴的方式组装成的微流体装置中, 分散相是纳米凝胶的水溶液, 在第一个喷嘴处被分散了SiO 2粒子的ETPTA 溶液剪切形成W/O 乳液, 乳液在进入第二喷嘴时被外层连续相水溶液剪切形成W/O/W, 并进一步利用光聚合成型技术得到空心SiO 2/ETPTA 复合材料的光子晶体、对温度响应的核壳结构聚(N 异丙基丙烯酰胺-co -丙烯酸)/ETPTA 光子晶体微球和Janus 结构 的聚(N 异丙基丙烯酰胺-co -丙烯酸)/ETPTA 光子晶体微球.此外, 顾忠泽课题组[60]设计了一种由喷嘴内径约50 µm 的4孔毛细微针与内径为100~300 µm 的毛细管同轴组装成的微流体装置, 选择分散了不同尺寸SiO 2粒子的ETPTA 溶液作为分散相从微针的4个孔道中分别流入, 利用连续相水溶液的剪切作用形成Janus 液滴, 然后通过光引发聚合得到Janus 结构的SiO 2/ETPTA 光子晶体微球. 通过增加毛细微针中孔道的数目, 并且在不同微针中引入不相溶的两相溶液, 再在外层连续相的剪切作用下一步乳化制备核壳结构的多重乳液, 并制得类似于条形码结构的SiO 2/ETPTA 光子晶体颗粒和包裹有液滴的ETPTA 微囊等[61~66].郭松等: 微流体技术制备多级结构材料的研究进展308 结论和展望综上, 利用微流体技术独特的特性, 可以制备出具有奇特结构和易多功能化等特性的多类多级结构材料. 其中有些方法是传统制备技术在微通道中的延伸, 如液滴界面反应法和微流体纺丝法; 而有些方法是基于多种技术的耦合, 如微流体纺丝与液滴法、两相微界面萃取法和多重乳液法; 也有基于传统现象在微通道中的新发现, 如微液滴双液相分相法. 可见, 将传统制备技术移植到微流体体系中, 能够制得许多传统技术难以合成的多级结构材料.此外, 基于传统现象在微通道中的新发现, 如微液滴双液相分相法, 也可开发多级结构材料的新的制备技术. 在未来的研究中可以将目前双水相体系推广至双油相或复合体系中用于有机多级结构材料的制备. 若想进一步提高材料的结构复杂性, 还可将多种制备方法耦合, 例如, 将精馏、膜分离和吸附等传统过程移植到微流体技术用于新型多级结构材料的制备中. 在此过程中, 必然需要进一步设计出更多步骤耦合的新型微流体装置. 但目前国内在微流体装置创新设计方面还有待进一步提升.目前在微尺度分散、混合、传递、反应等方面的化工基础理论已初步建立, 但依据这些理论指导材料制备方面的相关报道还很有限. 因而在未来的工作中, 还需进一步完善微尺度下这些化工基础理论, 为后续合理设计多级结构材料提供有力基础.在多级结构材料类型方面, 除了各种形貌的微球和纤维外, 还可以通过复合得到Janus 球、开口球、竹节串珠结构纤维、纤维阵列、异型微结构水凝胶等. 很多形貌与结构是其他传统方法难以制得的, 显示出微流体技术的优势. 目前所制得的材料主要集中在有机材料. 虽然有少许无机或无机/有机复合材料已成功制备, 但是未来仍需进一步拓展其类型及结构多样化, 为设计构建高效负载型催化剂及电池等多种结构非均匀的复合材料提供有用的指导.致谢本工作得到国家自然科学基金(21476114)、江苏省高校自然科学基金重点项目(12KJA530002)、江苏省自然科学基金(BK20140934)和江苏省优势学科项目资助, 特此一并致谢.参考文献1 Glotzer SC, Solomon MJ. 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