微流控构建微尺度相界面及制备新型功能材料的基础研究

微流控技术由于具有优异的流体微尺度相界面调控能力，是实现微结构精确可控的新型功能材料的设计制备与性能调控的重要新兴手段。本项目以发展新型功能材料的微流控设计制备与性能调控方法为目标，系统开展微流控构建微尺度多相多组分复杂结构封闭液-液相界面以及非封闭层状和环状液-液相界面、并利用其制备具有新结构和多样化功能的微球微囊材料、微通道智能膜材料以及超细纤维材料等方面的研究，深入研究微通道内多相流体的流动控制、微尺度相界面结构的设计构建与调控、材料合成过程中液-液相界面微结构和界面传质与反应之间的作用与反作用关系、以及所制备新型功能材料微结构与性能之间的构效关系及其可控性等关键科学问题，建立多种重要新型功能材料的设计与制备的新方法和新工艺，探明新型功能材料的小尺度化和多功能集成化等物理新机制和新效应，为具有新结构和新功能的微球微囊、微通道膜以及超细纤维等功能材料的设计、制备与应用提供理论基础。

微流控技术由于具有优异的流体微尺度相界面调控能力，是实现微结构精确可控的新型功能材料的设计制备与性能调控的重要新兴手段。本项目取得了如下成果：. 1. 通过微通道串联和并联可控构建了微尺度多相多组分复杂乳液反应体系，设计和制备了一系列新型环境刺激响应型智能微球微囊控释载体材料和新型特殊复杂结构多功能微球微囊材料，探明了材料微结构与性能之间的构效关系及其可控性，建立了相关的制备新方法和新工艺，为新一代微球微囊功能材料的设计与可控制备提供了理论基础。. 2. 通过微流控层流技术在微通道内可控构建了微尺度层状和环状层流反应体系，设计和制备了一系列具有新型结构和多样化功能的微通道智能膜以及超细纤维材料，确立了材料微结构与性能之间的构效关系，为具有新结构和新功能的微通道膜和超细纤维功能材料的设计、制备与应用提供了理论基础和指导。. 3. 开发了多种用于构建和调控具有稳定相界面的多相多组分反应体系的微流控新装置和新技术，深入研究了微通道中微尺度条件下多相流体的流动控制、复杂反应体系相界面微结构的形成机制、演化规律及其可控性，揭示了界面传质-反应过程的相互作用关系及其调控规律，为操控微尺度相界面结构、开发新型微流控系统提供了理论基础和新的技术平台。. 项目执行期间，发表论文96篇（SCI收录论文84篇）；主编英文专著1部（Wiley）；申请中国发明专利15项（授权11项）；获得四川省自然科学奖一等奖1项；项目组成员中3人获得“国家优秀青年科学基金”资助，1人次入选国家“万人计划”青年拔尖人才，2人次入选教育部“长江学者奖励计划”青年学者，2人次入选英国皇家化学会《Lab on a Chip》新科学家；国际学术会议邀请报告25次；主办国际学术会议1次；培养博士生17名、硕士生22名。