微液滴操控之一：微滴液融合

与液滴裂分相对的是液滴的融合，就是将两个不同的液滴融合成更大的液滴。为了研究液滴在微通道中的融合过程，研究员使用了粒子图像测速技术(micro-PIV)。研究发现,，液滴的融合是一系列碰撞、界面消耗、界面融合、渗透或者包封过程。在直通道中，液滴运动受限于通道壁，在液滴融合瞬间后面的液滴渗透到前一个液滴之中。然而,在分叉通道中，当后一个液滴包封前一个液滴时，会产生一个很强的涡流运动。液滴融合大体可分为两种方法：一种是电融合法。在电场的作用下，当分散相和连续相之间的导电性和渗透性不同时，乳液就会发生融合。这是因为极化电荷在液滴界面处不断积累的缘故。当极化电荷积累到一定程度时就会诱导液滴之间发生相互作用，从而使液滴变形融合。液滴电融合的过程中电极的几何尺寸是一个非常重要的参数，因为液滴的变形不仅和芯片通道的几何尺寸有关,还与电极有关。不仅如此，微通道内W/O液滴的电融合行为还会因相的物理性质和流体动力学性质的不同而不同。在实验和理论两方面同时论证了在区域电场下，非接触性液滴的电融合行为主要取决于连续相的黏度；接触性液滴的电融合行为主要取决于液滴的界面张力。液滴融合的另一种方法是水动力法。水动力法就是在没有施加外场的条件下，利用微通道独特的几何形状来实现液滴融合的方法。通常是使液滴生成下游的微通道结构逐渐变大成三角形或者长梭形，设计一个使流速变慢的梯度区。当液滴流向这个流速梯度区时液滴受到的粘滞阻力逐渐增大，流速变慢,后一个液滴追赶上来，与前一个液滴实现碰撞融合。