在纖維的合成方面，有研究人員開(kāi)發(fā)了一種基于同軸毛細(xì)管微流體的系統(tǒng)，用于螺旋微纖維的可擴(kuò)展制造。海藻酸鈉溶液的內(nèi)部流體和氯化鈣溶液的外部流體被反方向泵送，當(dāng)內(nèi)外流量之比達(dá)到一定值時(shí)，液體射流開(kāi)始在通道內(nèi)產(chǎn)生具有隨機(jī)方向的螺旋微纖維。通過(guò)調(diào)節(jié)流量，可以生成具有所需直徑和節(jié)距的螺旋超細(xì)纖維。所制備的螺旋微纖維在與磁性納米粒子或N-異丙基丙烯酰胺混合時(shí)可用于智能微球。
之后，又有研究人員提出了一種同軸微流控裝置，用于產(chǎn)生具有高細(xì)胞相容性的可灌注項(xiàng)鏈狀結(jié)狀微纖維。同樣，海藻酸鈉和氯化鈣溶液分別被選為包裹層和核心。隨著Ca2+的擴(kuò)散，形成凝膠化海藻酸鈣層，形成中空通道。未交聯(lián)的海藻酸鈉將定期滴入氯化鈣溶液中，形成紡錘狀結(jié)。特別是無(wú)油工藝的優(yōu)點(diǎn)，使得活細(xì)胞可以很容易地被包裹在打結(jié)的微纖維中進(jìn)行培養(yǎng)，為進(jìn)一步的生物工程研究提供了巨大的潛力。
微流控技術(shù)與鈣鈦礦材料
液滴微流控平臺(tái)由于易于控制、調(diào)節(jié)、分析各種參數(shù)，在銫鉛鹵化物鈣鈦礦的合成方面得到了較多的應(yīng)用。Epps等人開(kāi)發(fā)了一個(gè)用于室溫合成銫鉛鹵化物鈣鈦礦納米晶并系統(tǒng)研究的模塊化自動(dòng)化微流控平臺(tái)。通過(guò)對(duì)整個(gè)四個(gè)數(shù)量級(jí)反應(yīng)時(shí)間跨度的大量數(shù)據(jù)收集，對(duì)模塊化微流控反應(yīng)器中的納米晶體生長(zhǎng)進(jìn)行了全面的表征。所開(kāi)發(fā)的高通量篩選平臺(tái)具有一個(gè)定制設(shè)計(jì)的三端口流動(dòng)池，該流動(dòng)池具有平移能力，用于沿長(zhǎng)度可調(diào)（從3cm到196cm）的管狀微反應(yīng)器原位表征流動(dòng)合成的鈣鈦礦納米晶。平動(dòng)流動(dòng)池允許在單一平衡流速下取樣20個(gè)獨(dú)特的停留時(shí)間。它可以每天在單相和多相流格式連續(xù)采樣多達(dá)30000個(gè)獨(dú)特的光譜。
利用這個(gè)微流控平臺(tái)，用氫氧化銫溶液、氧化鉛、四辛溴化銨、油酸、甲苯等合成了CsPbBr3鈣鈦礦，通過(guò)原位監(jiān)測(cè)鈣鈦礦納米晶體在100ms到17min的停留時(shí)間內(nèi)的吸收和發(fā)射帶隙，研究了其生長(zhǎng)過(guò)程。自動(dòng)化的微流控平臺(tái)能夠系統(tǒng)地研究混合增強(qiáng)對(duì)合成納米晶體質(zhì)量的影響相似反應(yīng)時(shí)間尺度下單相流和多相流系統(tǒng)的直接比較。
Lignos等人報(bào)道了一種基于液滴的微流控平臺(tái)用于合成CsPbX3納米晶。在線(xiàn)光致發(fā)光和吸收測(cè)量的結(jié)合以及在這樣一個(gè)平臺(tái)內(nèi)試劑的快速混合允許對(duì)反應(yīng)參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格和快速的映射，包括Cs、Pb和鹵化物前體的摩爾比、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間。與類(lèi)似的批量合成方法相比，這將大大節(jié)省試劑使用和篩選時(shí)間。對(duì)金屬鹵化物納米晶成核機(jī)制的早期研究表明，盡管鹵化物的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)要快得多，但與多金屬硫系化合物體系相似。此外，我們還表明，微流控優(yōu)化的合成參數(shù)也可直接轉(zhuǎn)化為傳統(tǒng)的燒瓶反應(yīng)。
Maceiczyk等人用微流控反應(yīng)器，制備了CH(NH2)2PbI3鈣鈦礦（FAPbI3），研究了其光致發(fā)光光譜及反應(yīng)溶液中的前驅(qū)體化學(xué)計(jì)量是如何影響生成的納米晶的形狀的。首先制備了FA和PbI2的前驅(qū)體溶液，并將其裝入單獨(dú)的注射器。精密注射泵隨后將溶液輸送到基于液滴的微流控反應(yīng)器中，其中溶液在液滴形成后迅速混合。前體溶液相對(duì)流速的調(diào)節(jié)用于控制單個(gè)液滴內(nèi)反應(yīng)溶液的化學(xué)計(jì)量。重要的是，當(dāng)液滴通過(guò)毛細(xì)管時(shí)，液滴在不相容的載液中被分散和分離。毛細(xì)管位于溫度控制加熱元件內(nèi)，可精確控制反應(yīng)溫度（±0.1 K）。由于毛細(xì)管內(nèi)的移動(dòng)距離與反應(yīng)時(shí)間成正比，因此通過(guò)評(píng)估毛細(xì)管沿線(xiàn)的PL光譜來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力學(xué)分析。
具有規(guī)則形貌的單晶鹵化物鈣鈦礦晶體可用于制作自然回音腔模式諧振器，具有重要的激光應(yīng)用價(jià)值。盡管人們?cè)诤铣蓡尉р}鈦礦方面付出了巨大的努力，但控制晶體的橫向尺寸和厚度，特別是在納米尺度上，仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。Du等人報(bào)道了一種簡(jiǎn)單且高通量的策略，通過(guò)表面張力限制（STC）蒸發(fā)組裝選擇性地一步制備微/納米尺寸控制的全無(wú)機(jī)鈣鈦礦單晶陣列。
這種方法可以很容易地調(diào)整單晶尺寸和選擇性地定位單晶，在晶圓尺度上制造鈣鈦礦單晶陣列具有多功能性。當(dāng)圖形尺寸從2μm增加到25μm時(shí)，CsPbClBr2鈣鈦礦微板的寬度從150nm增加到4.2μm。將微板的寬度固定在1.6μm，隨著刷圖速度從50 mm/min增加到250 mm/min，可以將厚度從270 nm顯著控制到430nm。通過(guò)控制微板成分CsPbCl3−xBrx中的x，實(shí)現(xiàn)了可調(diào)諧發(fā)射波長(zhǎng)。此外，此研究還提供了一種基于不同三維結(jié)構(gòu)的激光器特性，證實(shí)了它們的寬度相關(guān)激光模式和厚度相關(guān)激光閾值特性，這有利于高性能微激光器的可調(diào)諧性。微流控技術(shù)在經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展后方法不斷更新，其應(yīng)用領(lǐng)域也得到了很大的拓展。生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)是當(dāng)前微流控芯片的主要應(yīng)用領(lǐng)域，但隨著加工技術(shù)的提高，微流控已經(jīng)成功應(yīng)用在食品和商品檢驗(yàn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、刑事科學(xué)、軍事科學(xué)及航天科學(xué)等領(lǐng)域。微流控在材料合成領(lǐng)域也得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，與鈣鈦礦制備領(lǐng)域的交叉就是一個(gè)突出的例子，例如對(duì)材料實(shí)時(shí)合成實(shí)時(shí)表征，反應(yīng)參數(shù)的嚴(yán)格和快速的映射促進(jìn)了更精確的反應(yīng)控制；再例如采用STC方法實(shí)現(xiàn)了不同成分鈣鈦礦陣列的可控生長(zhǎng)，通過(guò)改變特定條件，可以很好地控制結(jié)晶的橫向尺寸和厚度。
整體上看，微流控芯片的目標(biāo)是取代常規(guī)分析實(shí)驗(yàn)室的所有功能，使所有的合成、檢測(cè)、分析等過(guò)程全部在微流控芯片上實(shí)現(xiàn)。因此，微流控技術(shù)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)就是通過(guò)將各種元件小型化，減小反應(yīng)的損耗和系統(tǒng)的體積，發(fā)展出簡(jiǎn)易的現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)時(shí)檢測(cè)分析系統(tǒng)，向著小型化、便攜化發(fā)展。另外一個(gè)趨勢(shì)就是基于微流控技術(shù)的高通量材料合成、表征和檢測(cè)的一體化平臺(tái)建設(shè)，開(kāi)辟相比于傳統(tǒng)方法具有優(yōu)勢(shì)的材料制備、表征的新方法和新領(lǐng)域。在可以預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，微流控技術(shù)將會(huì)向著生物、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、材料、微電子等方向多面、快速地發(fā)展，并引出更多的高效、便捷的日常應(yīng)用。
來(lái)源：材料科學(xué)茶話(huà)會(huì)
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