复合乳液独特的结构使其广泛应用于能源利用、化学分析、生物医学等领域，而乳液制备是开展其基础与应用研究的必要前提。依靠良好的多相流体操控能力，微流控技术在实现可控性好、单分散性高的复合乳液制备方面体现出独特优势。并且，基于所制备的复合乳液，通过进一步的物理化学处理可以获得具有核壳结构的功能型微球材料，从而强化复合乳液的实用性并拓展其应用领域。
　　然而，微流控技术所涉及的复合乳液体系内多尺度多相流动、相间传质及相界面演化过程相当复杂且相互耦合，其各自的形成和发展规律，特别是各过程间的耦合机理远未得到真正揭示，所以影响固化过程中乳液几何尺寸和传质特性的原因仍有待进一步明晰。再者，含有固体内核复合乳液制备技术一直是微流控技术研究中一个重要的分支。但目前制备固-水-油复合乳液方法还存在控制精确度不高、生成的液膜厚度均一性较差、复合乳液几何尺寸单分散性欠佳等诸多问题。为此本文建立了一套制备和固化复合乳液的优化系统，主要采用实验等方法，对在优化系统内复合乳液的微流控制备过程以及固化过程中的尺寸变化和传质行为进行研究。设计搭建复合乳液的生成和固化系统，实验研究其制备过程中的尺寸变化，并对复合乳液的尺寸测量进行修正；实验研究固化过程中渗透压和油相浓度对复合乳液尺寸变化和传质特性的影响；设计研制双T型微通道，搭建复合乳液的制备和固化系统，实验研究固-水-油复合乳液的制备和固化过程中的动力学特性和传质行为。本文的主要工作及结论如下：
　　(1) 开展水-油-水复合乳液微流控制备研究。研制水-油-水复合乳液同轴式微流控发生器，搭建复合乳液制备可视化观测系统，利用“两步法”制得水-油-水复合乳液，开展三相流量对复合乳液的生成和几何尺寸变化的影响研究，进行复合乳液真实内径的测量和修正，并对复合乳液固化过程进行初步的研究。研究表明：所研制的同轴式乳液发生器可以稳定、连续地制备出单分散性好的水-油-水复合乳液；复合乳液的结构取决于两个相邻的W1相内核运动到油相管路末端的时间间隔以及O相被W2相剪切断裂的时间的相对大小；三相流体的流量组合会对复合乳液的内外径几何尺寸产生影响；复合乳液的真实内径比复合乳液的测量内径大，需要进行一定的修正；基于所制备复合乳液，利用旋转蒸发法固化可制得单分散性较好的核壳型微球。
　　(2) 开展水-油-水复合乳液固化传质特性调控研究，探究固化过程中渗透压和油相浓度对复合乳液几何尺寸变化和传质特性的影响。通过在水溶液中加入无水氯化钙来改变内外水相中的渗透压，改变聚苯乙烯的质量分数来改变油相的浓度，设置对照组来进行实验研究。研究表明：当外水相的渗透压大于内水相的渗透压时，复合乳液的内外径在固化过程中都逐渐减小，内径尺寸的变化率与渗透压的变化呈线性关系，反之固化过程中复合乳液的内核膨胀，内径尺寸的变化率与渗透压差绝对值的增加不呈线性关系；固化过程中复合乳液的外径随着渗透压差的增加而逐渐减小，但不同情况下外径变化率之间的差值很小；随着油相溶液中PS质量分数的增加，固化后复合乳液的内径随之增加，但是固化前后复合乳液内径的变化率与油相浓度呈非线性关系，固化后复合乳液的外径逐渐增加，固化前后复合乳液外径的变化率逐渐减小；在其他条件不变的情况下，固化前后复合乳液内径尺寸的变化率与复合乳液内核中水相成分有关，复合乳液内水相成分对固化前后复合乳液外径尺寸的变化率几乎没有影响。
　　(3) 开展竖直双T型通道中固-水-油复合乳液制备与固化研究。设计研制双T型固-水-油复合乳液制备微通道芯片并搭建其可视化观测系统，稳定可控地制备获得了固-水-油(S/W/O)复合乳液，重点研究固-水-油复合乳液的形成过程、表面活性剂对复合乳液稳定性的影响、生成过程中的流型变化、各相流量对几何尺寸变化和单分散性的影响以及固-水-油复合乳液的固化过程。研究表明：加入表面活性剂后，固-水-油复合乳液在主通道中运动的稳定性得到了明显改善，同时添加表面活性剂的质量分数存在一个最佳值；固-水-油复合乳液生成过程中存在三种流型：活塞流、液滴流和层状流，建立了随分散相和连续相流量变化的流型图；固-水-油复合乳液的外径尺寸随连续相流量的增大而减小，随分散相流量的增大而增大；双T型通道的结构分散了固核，增加了进入主通道的分散相流量，使得生成的固-水-油复合乳液的外径尺寸增加，但也会造成水-油单液滴生成数量增加。利用双T型通道制备的复合乳液的单分散性较好，且随着连续相流量的增加，固-水-油复合乳液的变异系数减小，外径分布的均一性得到了提高。
　　本文研究工作不仅为揭示复合乳液的制备和固化过程中的尺寸变化和传质规律提供了实验与理论素材，也为发展和完善复合乳液的微流控制备技术提供了重要支撑。