液滴微流控是一项相对较新且发展迅速的技术,在物理、化学、生物医学以及光学等多学科交叉领域有着广泛的应用。然而,现有液滴生成装置复杂、价格昂贵、且液滴可控生成操作繁琐,极大程度限制了液滴微流控的发展。因此,开发低成本、跨尺寸、高通量的自动化液滴生成装置具有重要的实际应用价值。本研究开发了一种自动化液滴生成装置,该装置由简单易制的液滴微流控设备与高精度XY移动平台组装而成,能低成本实现液滴及微球的图案化制备,有望为液滴技术在化学、生物、光学以及材料科学中的推广应用奠定技术基础。本试验主要开展了基于商用组件的液滴微流控设备构建,并将其与XY移动平台相结合,用于实现液滴及微球的阵列化制备,以及金属离子的可视化检测。具体实验结果如下:1、搭建便携式液滴微流控装置并用于液滴生成。本实验基于商业化微管道构建了液滴微流控装置,并利用此装置成功实现了单层液滴以及双层液滴的可控制备。另外,通过调节分散相和连续相的流速比,出口管道直径以及点样针头距出口管道的距离,实现了微米至毫米级粒径乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（ETPTA）液滴的跨尺寸制备。2、组装自动化液滴生成装置,并用于微球的可控制备。本实验将上述制备的液滴微流控装置搭建于XY移动平台,用于液滴阵列的生成。该方法不仅能防止液滴因相互接触而融合,而且能通过紫外聚合,使液滴在7s内固化为微球,进而制备出不同形状及尺寸的聚乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（PETPTA）微球。3、微球的图案化。通过设计及改变液滴移动轨迹,成功制备了矩形、螺旋形、雪花、齿轮、中国结、星星、花朵、数字、字母等多种图案的微球阵列,此外,通过控制内相、外相及中间相流速比调节,可控实现了单开口、双开口以及三开口的ETPTA多孔微球阵列的制备。4、微球阵列在可视化检测方面的应用。本实验以直径为580μm的Cu、Fe、Cr字母形状的ETPTA微球阵列为模板,成功制备出相应图案的球腔型聚二甲基硅氧烷（PDMS）微坑阵列,并在微坑中填充质量比为3:1:6的丙烯酰胺、水、聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）的混合溶液,经紫外光照后制得水凝胶微球阵列,制得重金属离子可视化检测芯片。实验结果表明,不同凝胶微球阵列遇Cu²⁺显黄色,Fe²⁺显红色,Cr⁶⁺显紫色。应用手机能快速、准确、高效实现这些离子的可视化检测。综上所述,本实验利用廉价、易得的商业化微管道快速搭建了跨尺度液滴生成装置,并与XY移动平台结合,实现了液滴的高通量及图案化制备,并应用于微球阵列的制备及应用。该液滴微流控装置因其成本低廉、便于携带、使用方便、能应用于多种尺寸、结构及图案液滴、微球等材料的制备,有望进一步促进液滴微流控技术的发展。