技术领域
[0001] 本
发明总体涉及燃料技术，尤其是一种燃料微滴。
背景技术
[0002] 在过去十年中，由于
内燃机产生的有毒气体(如氮
氧化物气体、二氧化
碳或
一氧化碳)和
烟尘排放的减少以及内燃机效率的提高，油包
水型燃料(例如，水、柴油乳化液)已经得到普及。油包水型燃料由于
蒸发时能够将燃料分解成更小的微滴，与单一传统燃料相比，增加了油包水型燃料的表面积，促进了内燃机中更有效的燃料燃烧。随着油包水型燃料表面积的增加，油包水型燃料燃烧干净，以免剩余的未燃烧燃料留在内燃机中。此外，油包水型燃料降低了内燃机
燃烧室的
温度，从而减少了有毒气体的产生。但是，由于
粘度限制，这主要限于传统燃料(例如石油基燃料)。高粘度燃料与水混合不良，进一步导致
喷油器喷孔堵塞。
[0003]
锅炉、炼油厂和化学
流体加热器、
回转窑、玻璃
熔化器、固体干燥机、干燥炉、有机烟气焚烧炉或其他使用燃烧反应或工艺的燃烧装置通常包括不止一种类型的
燃烧器或只能使用单一类型燃料的燃烧器。例如，第一种燃烧器类型可以是使用较昂贵燃料的燃烧器，或具有较高
能量密度(例如，MJ/kg)的燃料，例如甲烷。第二种燃烧器类型可以使用较便宜的燃料，或
能量密度较低的燃料，如
煤。不同类型燃烧器的用途可包括但不限于预热燃烧器和一次燃烧燃烧器。通常这些不同类型的燃烧器仅限于一种特定类型的燃料(例如，甲烷或煤炭，不是两者都有)。
[0004] 因此，最好能提供一种体系来弥补以前方法的不足。
发明内容
[0005] 本发明的一个或多个示例性
实施例公开了一种燃料微滴的组成物。在一个示例性实施例中，燃料微滴的组成物包括两亲分子。在一些示例性实施例中，燃料微滴的组成物还包括拉伸粘度改性剂和粘度改性剂中的至少一种。在一些示例性实施例中，燃料微滴的组成物还包括亲水部分。在一些示例性实施例中，燃料微滴的组成物还包括疏水部分。
[0006] 上述内容为概要，因此可能包含细节的简化、概括、包含和/或遗漏；因此，本领域技术人员将理解所述概要仅为说明性的，且无意以任何方式加以限制。本发明所述系统、产品和/或方法和/或其他主题的其他方面、特征和优势将在本发明所述的教导中变得显而易见。所
附图纸包含在
说明书中并构成说明书的一部分，说明本发明的实施例，并结合一般说明，用于解释本发明的原理。
附图说明
[0007] 当考虑到本发明的以下详细说明时，可以更好地理解本发明公开的发明概念的实施。该说明参考了包含的附图，这些附图不一定按比例绘制，其中一些特征可能被夸大，一些特征可能被省略，或者为了清晰起见，可以用示意图表示。如附图中的参考数字，可以表示和指代相同或相似的元素、特征或功能。在附图中：
[0008] 图1A是根据本发明的一个或多个实施例所述的包含胶束的微滴的平面图；
[0009] 图1B是根据本发明的一个或多个实施例所述的包含带有内部组分胶束的微滴的平面图；
[0010] 图2A是根据本发明的一个或多个实施例所述的包含反相胶束的微滴的平面图；
[0011] 图2B是根据本发明的一个或多个实施例所述的包含带有内部组分反相胶束的微滴的的平面图；
[0012] 图3是根据本发明的一个或多个实施例所述的包含双层胶束的微滴的平面图；
[0013] 图4A是根据本发明的一个或多个实施例所述的微滴的平面图；
[0014] 图4B是根据本发明的一个或多个实施例所述的微滴的平面图；
[0015] 图5是根据本发明的一个或多个实施例所述的包含内部气体成分的微滴的平面图；以及
[0016] 图6是根据本发明的一个或多个实施例所述的包含内部组分的微滴的平面图。
具体实施方式
[0017] 现在将详细解释在附图中示出的本发明的主题。
[0018] 参考图1A-6，本发明主要涉及燃料微滴的组成。此外，本发明的实施例涉及各种燃料微滴组成，以改善其用于内燃机、锅炉、炼油厂和化学流体加热器、旋转窑、玻璃熔化器、固体干燥机、干燥炉、有机烟气焚烧炉或其他燃烧装置的物理性能。本发明的实施例进一步实现了具有高粘性流体的微滴组成和微滴内气体和固体成分的封闭，以改善微滴燃烧性能。
[0019] 在本发明中，术语“亲水的”或“亲水性”通常定义为被水分子吸引并易于被水溶解的分子或其他分子实体。
[0020] 在本发明中，术语“疏水的”或“疏水性”通常定义为不被水分子吸引的分子或其他分子实体。
[0021] 在本发明中，术语“胶质”通常定义为由分散在另一种物质中的颗粒组成的物质，这种颗粒太小，无法用普通光学
显微镜分辨，但不能通过半透膜。
[0022] 在本发明中，术语“胶团”或“胶束”通常定义为分散在液体胶质中的
表面活性剂分子的聚集体(即超分子组装)。
[0023] 在本发明中，术语“临界胶束浓度(CMC)”通常定义为表面活性剂的浓度，在此浓度之上形成胶束，并且添加到该组成的所有额外表面活性剂进入胶束。
[0024] 在本发明中，术语“两性离子”通常定义为带正负电荷的分子。在一些实施例中，术语“两性离子”包含中性分子。
[0025] 在本发明中，术语“两亲分子”通常定义为具有亲水性和疏水性的分子。
[0026] 在本发明中，术语“表面活性剂”通常定义为降低两种液体之间或液体与固体之间表面张
力的化合物。
[0027] 在本发明中，术语“内燃机”通常定义为用于
汽车、摩托车、
船舶、
机车、飞机、
燃气轮机或锅炉的
发动机。
[0028] 图1A和图1B是根据本发明的一个或多个实施例所述的包含胶束结构的燃料微滴的附图。
[0029] 现在参考图1A，在实施例中，微滴100包括通过包围内部的疏水部分110(即非极性部分或亲脂性部分)形成微滴100结构最外层的亲水部分102(即极性部分或疏脂性部分)。例如，微滴100的亲水部分102可以与水混溶。在这方面，可与水混溶的微滴100的亲水部分
102可带有一个或多个羟基，如：
[0030] R-OH
[0031] 其中，R基可以是与羟基官能团结合时形成可在水中混溶的分子的任何元素或化合物。例如，可与水混溶的亲水部分102具有一个或多个羟基，包括但不限于水、
乙醇、甲醇、1-丙醇、2-丙醇、丁醇、甘油、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、2-丁氧基乙醇、乙二醇、糠醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、三甘醇或其混合物。
[0032] 在一些实施例中，微滴100的具有一个或多个羟基的亲水部分102具有选自
选定范围的闪点。例如，微滴100的亲水部分102的闪点可在5℃到200℃范围内。例如，微滴100的亲水部分102的闪点在11℃到160℃范围内。
[0033] 在一些实施例中，微滴100的具有一个或多个羟基的亲水部分102具有选自选定范围的自燃温度。例如，微滴100的亲水部分102的自燃温度可在200℃至600℃范围内。例如，微滴100的亲水部分102的自燃温度可在245℃到480℃范围内。
[0034] 在一些实施例中，微滴100的具有一个或多个羟基的亲水部分102具有选自选定范围的密度。例如，在20℃时，微滴100的亲水部分102的密度在0.5kg/L到2.0kg/L的范围内。例如，在20℃时，微滴100的亲水部分102的密度在0.775kg/L到1.26kg/L的范围内。
[0035] 在一些实施例中，微滴100的具有一个或多个羟基的亲水部分102具有选自选定范围的粘度。例如，微滴100的亲水部分102在20℃时的粘度在0.042厘泊到1475厘泊范围内。
[0036] 在一些实施例中，微滴100的亲水部分102具有
醛基。例如，微滴100的亲水部分102可包括以下分子：
[0037]
[0038] 其中R基可以是当与醛基官能团结合时形成具有亲水性的分子的任何元素或化合物。例如，亲水部分102可带有一个或多个醛基，包括但不限于乙醛。
[0039] 在一些实施例中，微滴100的亲水部分102可带有一个或多个羧基。例如，微滴100的亲水部分102可包括以下分子：
[0040]
[0041] 其中R基团可以是与
羧酸官能团结合时形成具有亲水性的分子的任何元素或化合物。例如，亲水部分102可包括但不限于乙酸、丁酸、
甲酸、丙酸或其混合物。
[0042] 在一些实施例中，微滴100的亲水部分102可带有一个或多个
酮官能团。例如，微滴100的亲水部分102可包括以下分子：
[0043]
[0044] 其中，R1和R2基团可以是与酮官能团结合时形成具有亲水性的分子的任何元素或化合物。例如，亲水部分102可包括但不限于丙酮。
[0045] 在一些实施例中，微滴100的亲水部分102可带有一个或多个胺官能团。例如，微滴100的亲水部分102可包括以下分子：
[0046] R1-N(R2)2
[0047] 其中，R1和R2基团可以是当与胺官能团结合时形成具有亲水性的分子的任何元素或化合物。例如，亲水部分102可包括但不限于二乙醇胺、二乙烯三胺、二甲基甲酰胺、乙胺、甲基二乙醇胺、三乙胺或其混合物。
[0048] 在一些实施例中，微滴100的亲水部分102可带有一个或多个醚键。例如，微滴100的亲水部分102可包括以下分子：
[0049] R1-O-R2
[0050] 其中，R1和R2基团可以是与醚键结合时形成具有亲水性的分子的任何元素或化合物。例如，亲水部分102可带有一个或多个醚键，包括但不限于1，4-二恶烷、四氢呋喃或其混合物。
[0051] 在一些实施例中，微滴100的亲水部分102可带有一个或多个腈基。例如，微滴100的亲水部分102可包括以下分子：
[0052] R-CN
[0053] 其中，R基团可以是与腈基结合时形成具有亲水性的分子的任何元素或化合物。例如，亲水部分102可带有一个或多个腈基，包括但不限于乙腈。
[0054] 在一些实施例中，微滴100的亲水部分102可以是一种无机化合物。例如，无机亲水部分可包括但不限于肼、肼衍
生物、
氢氟酸、过氧化氢、
硝酸、
硫酸或其混合物。例如，肼衍生物可包括但不限于1，2-二甲基肼。
[0055] 值得注意的是，虽然图1A中所示的亲水部分102被描述为具有一个亲水部分的微滴成分，但这种结构仅为说明性的。本发明可带有多个亲水部分，以为组成微滴100提供必要的物理性质。
[0056] 在实施例中，微滴100包括由亲水部分102包围并由层104分隔的疏水部分110(即非极性部分或亲脂性部分)。例如，疏水部分110可以包括在疏水部分110的分子结构中的
烃链。例如，疏水部分110的烃链可包括但不限于直链烃链或支链烃链。
[0057] 此外，带有直链或支链烃的疏水部分110可包括但不限于传统燃料、替代燃料或其混合物。例如，传统燃料可包括但不限于
汽油、柴油、
煤油、二甲醚、喷气燃料或其混合物。另一个实施例中，替代燃料可包括但不限于
生物柴油或
植物油。例如，可用于替代燃料的
植物油可包括但不限于玉米油、
菜籽油、
大豆油、
橄榄油、向日葵油、菜籽油、
花生油或其混合物。
[0058] 在一些实施例中，微滴100的疏水部分110可具有选自选定范围的闪点。例如，微滴100的疏水部分110的闪点在-100℃到100℃范围内。例如，微滴100的疏水部分110的闪点在-43℃到72℃范围内。在另一个实施例中，微滴100的疏水部分110可以具有选自第二个选择范围的闪点。例如，微滴100的疏水部分110可具有50℃至400℃范围内的闪点。例如，微滴
100的疏水部分110的闪点在100℃到327℃范围内。
[0059] 在一些实施例中，微滴100的疏水部分110可具有选自选定范围的自燃温度。例如，微滴100的疏水部分110的自燃温度可在150℃至450℃范围内。例如，微滴100的疏水部分110的自燃温度在210℃到350℃之间。在另一个实施例中，微滴100的疏水部分110可以具有选自第二个选择范围的自燃温度。例如，微滴100的疏水部分110的自燃温度可在150℃至
500℃范围内。例如，微滴100的疏水部分110可能具有177℃到470℃范围内的自燃温度。
[0060] 在一些实施例中，微滴100的疏水部分110可具有选自选定范围的密度。例如，在20℃时，微滴100的疏水部分110的密度在0.5kg/L到1.0kg/L的范围内。例如，在20℃时，微滴100的疏水部分110的密度在0.72kg/L到0.89kg/L的范围内。在另一个实施例中，微滴100的疏水部分110可以具有选定范围内的第二密度。例如，在20℃时，微滴100的疏水部分110的密度在0.5kg/L到1.0kg/L的范围内。例如，在20℃时，微滴100的疏水部分110的密度在
0.79kg/L到0.92kg/L的范围内。
[0061] 在一些实施例中，微滴100的疏水部分110可具有选自所选范围的粘度。例如，微滴100的疏水部分110在20℃下的粘度范围为0.4厘泊至12厘泊。在另一个实施例中，微滴100的疏水部分110可具有选自第二个选择范围的粘度。例如，微滴100的疏水部分110在20℃下的粘度范围为1.0厘泊到100厘泊。例如，微滴100的疏水部分110在20℃下的粘度范围为4.0厘泊到84厘泊。
[0062] 值得注意的是，虽然图1A中所示的疏水部分110描述为具有一个疏水部分的微滴成分，但这种结构仅为说明性的。本发明可带有多个疏水部分，以为组成微滴100提供必要的物理性质。还应注意的是，尽管图1A中所示的微滴100的疏水部分110和亲水部分102的量大致相同，但这种结构仅为说明性的。本发明可以是疏水部分110和亲水部分102的各种比例形成的微滴100。一般来说，为了形成如图1A所示微滴100的正常胶束(即水包油体系)，亲水部分102与疏水部分110的比例需要大于1∶1。
[0063] 在一些实施例中，微滴100的亲水部分102与微滴100的疏水部分110的体积可以具有选定的比例。例如，亲水部分102与疏水部分110的体积比可在1∶1和4∶1之间。例如，亲水部分102与疏水部分110之比可在2∶1与3∶1之间。
[0064] 在实施例中，微滴100包括两亲分子112(即，双亲分子)，在两亲分子112的亲水部分102和疏水部分110之间的定义一个层104。例如，两亲分子112可包含亲脂性(即，非极性)、带电亲水性(即，极性阳离子或阴离子)或不带电亲水性(即，极性非离子或极性不带电)性质。例如，两亲分子112可包括极性不带电官能团，包括但不限于羟基(例如，醇或水)、胺基(例如，胺)和/或羰基(例如，醛、酮、酰胺、羧酸、酯、酰卤、烯酮、酰亚胺等)。
[0065] 两亲分子112可包括朝向亲水部分102的亲水性头部106和与微滴100的疏水部分110相互作用的疏水性尾部108。两亲分子112的亲水性头部106可与周围的亲水部分102
接触。两亲分子112的亲水性头部106可以是非离子型、阳离子型、阴离子型或两性离子型。例如，两亲分子112的非离子亲水性头部106可包括但不限于八乙二醇单十二烷基醚、五乙二醇单十二烷基醚、癸基
葡萄糖苷、月桂基葡萄糖苷、辛基葡萄糖苷、聚乙二醇辛基苯基醚、壬苯醇醚-9、月桂酸甘油酯、聚山梨酸酯、椰酰胺单乙醇胺、椰酰胺二乙醇胺、十二烷基二甲胺氧化物、泊洛沙
单体、N-癸基b-D-葡萄糖吡喃苷、聚氧乙烯十二烷醇(即，BRIJ 35)、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯(即，吐温80)、山梨糖酐倍半油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单月桂酸酯(即，吐温20)、聚氧乙烯二壬基苯基醚、乙基苯基聚乙二醇、磷脂、胆固醇、糖脂、
脂肪酸、皂苷、脂肪醇、十六醇、硬脂醇、十六烷醇、油酸醇或聚乙氧基化
牛脂胺。在这方面，两亲分子
112的非离子亲水性头部106带有长链醇(即一个或多个不带电的羟基)。
[0066] 在一些实施例中，两亲分子112的阳离子亲水性头部106可包括但不限于奥替尼啶双
盐酸盐、西曲溴铵、氯化十六烷基吡啶、氯化苯扎氯铵、苯乙氧基
氯化铵、二甲基二十八烷基氯化铵、二十八烷基二甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵和十六烷基三甲基溴化铵。
[0067] 在一些实施例中，两亲分子112的阳离子亲水性头部106选自具有特定性质的阳离子基团。例如，阳离子亲水性头部106可选自具有胺或铵盐的化合物。
[0068] 在一些实施例中，两亲分子112的阴离子亲水性头部106可包括但不限于十二烷基硫酸铵、十二烷基硫酸钠、月桂醇醚硫酸钠、肉豆蔻醇聚醚硫酸酯钠、磺基
琥珀酸二辛酯钠、全氟辛烷磺酸钠、全氟
丁烷磺酸钠、胆酸钠、脱氧胆酸钠、甘
氨胆酸钠、牛磺胆酸钠和十四烷基硫酸钠。
[0069] 在一些实施例中，两亲分子112的阴离子亲水性头部106选自具有特定性质的阴离子基团。例如，阴离子亲水性头部106可选自具有阴离子基团(包括
硫酸盐、磺酸盐、
磷酸盐或羧酸盐)的化合物。
[0070] 在一些实施例中，两亲分子112的两性亲水性头部106可包括但不限于3-[(3-胆酰胺丙基)二甲基氨]-1-丙磺酸盐(即，CHAPS)、3-[(3-胆酰胺丙基)二甲基氨]-2-羟基-1-丙磺酸盐(即，CHAPSO)、N-十二烷基-N，N-二甲基氨-3-丙烷磺酸盐、椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜
碱(即CAHS)、椰油酰胺丙基甜菜碱、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱、十二烷基硫酸钠、氨基酸、氧化胺或鞘磷脂。
[0071] 在一些实施例中，两亲分子112的两性离子亲水性头部106选自具有特定性质的两性化合物。例如，两性离子亲水性性头106可选自具有胺或铵阳离子作为两性离子亲水性头部106的阳离子中心和磺酸盐、羧酸盐或磷酸盐作为两性离子亲水性头部106的阴离子中心的化合物。
[0072] 此外，两亲分子112的疏水性尾部108基本上可由烃类形成。例如，疏水性尾部108的烃可以是直链烃。在另一个实施例中，疏水性尾部108的烃可以是支链烃。在另一个实施例中，疏水性尾部108的烃可以是环状烃。例如，疏水性尾部108的环状烃可以是芳香烃。应注意，本发明的实施例的微滴100中可以包括各种类型的疏水性尾部108，包括但不限于直链和支链烃、直链和环状烃或支链和环状烃的组合。还应注意的是，疏水性尾部108的烃可以是完全饱和烃、部分饱和烃或不饱和烃。
[0073] 应考虑到，尽管图1A中所描绘的疏水性尾部108代表直链烃链，但提供这种结构仅为说明性的。本发明可以包括具有支链烃链、环状烃链或其组合的疏水性尾部108。
[0074] 在实施例中，微滴100包括表面活性剂。表面活性剂可以调节颗粒(例如煤尘)周围流体的表面
张力。表面活性剂可以调节颗粒表面的氧浓度。表面活性剂可包括渗透剂。例如，表面活性剂可包括但不限于仲醇乙氧基化合物、磷脂、有机
硅、有机硫化合物(例如，二甲基亚砜)或其组合。
[0075] 在实施例中，微滴100的混合粘度可具有选定范围。例如，在20℃时，微滴100的混合粘度在0.2厘泊到2000厘泊之间。例如，在20℃时，微滴100的混合粘度在0.4厘泊到1500厘泊之间。在一些实施例中，微滴100的混合粘度可大于或等于180厘泊。
[0076] 在实施例中，微滴100的混合密度可具有选定范围。例如，在20℃时，微滴100的混合密度在0.5到1.0kg/L的范围内。例如，在20℃时，微滴100的组合密度在0.72到0.92kg/L的范围内。
[0077] 在实施例中，微滴100的混合蒸气压可取决于微滴的组分、测定蒸气压的温度(例如，工艺温度)和测定蒸气压的点(例如，形成时或燃烧前)。在实施例中，可使用方程(例如，安托万方程)计算蒸气压，或使用一个或多个图(例如，P-T
相图、参考物质图、柯克斯图)估算蒸气压。例如，微滴200可具有外部部分、疏水部分210。如果疏水部分210包括燃料(例如，C12H24，1-十二烷)，则在126℃到218℃时，
蒸汽压力可约为0.0637到1.039bar(0.0629到1.025atm)。在另一个实施例中，微滴100可具有外部部分、亲水部分102。如果亲水部分102包括水，则在10℃到168℃时，
蒸汽压约为0.0128到7.52bar(0.0126到7.43atm)。在一些实施例中，微滴(例如，微滴100或微滴200)的蒸汽压可选自第一个选择范围。例如，蒸汽压在
10℃到170℃下为0.01到8atm。在一些实施例中，微滴(例如，微滴100或微滴200)的蒸汽压可选自第二个选择范围。例如，在56℃至168℃的温度下，蒸汽压为1.9至7.5atm。
[0078] 值得注意的是，只有当两亲分子112的浓度大于临界胶束浓度(CMC)且体系的温度大于临界胶束温度(即Krafft温度)时，才形成微滴100中的胶束。还应注意的是，微滴100的CMC可能取决于两亲分子112的类型。例如，当微滴含有仲醇乙氧基化合物(例如，TergitolTM)非离子型表面活性剂时，25℃下微滴100的CMC可为45到60ppm。
[0079] 在实施例中，作为燃烧燃料，微滴100可具有选定范围的微滴尺寸。例如，对于汽车发动机和喷气发动机，微滴100的微滴大小可以在10微米到400微米的范围内。例如，对于汽车发动机和喷气发动机，微滴100的微滴大小可以在25微米到250微米的范围内。此外，对于燃气轮机，微滴100的微滴尺寸可在10微米到800微米的范围内。例如，对于燃气轮机，微滴100的微滴大小可以在20微米到500微米的范围内。
[0080] 值得注意的是，微滴100中胶束的形状和大小是两亲分子112分子结构和部分条件(例如，但不限于温度、pH和分子间的离子强度)的函数。微滴中胶束的平均大小可在2纳米到20纳米之间，这取决于组分和浓度。
[0081] 应考虑到，尽管图1A中所示的微滴100是球形的，但这种结构仅为说明性的。本发明可以为其他胶束形状，包括但不限于椭圆体、圆柱体和双分子层。进一步考虑到，尽管图1A中所示的微滴100显示为一个微滴结构，但这种结构仅为说明性的。本发明可以为在微滴
100中包括一个或多个填充胶束结构，包括但不限于楔形、玉米状或圆筒状。此外，微滴100可包括多个溶合在一起的微滴。
[0082] 在本发明中使用的术语“
非牛顿流体”包括含有悬浮颗粒或溶解分子的流体。这个术语可包括但不限于
宾汉流体、
假塑性流体、膨胀性流体、
触变性流体和粘弹性流体。这个术语应包括但不限于由以下奥斯沃尔特-迪-怀尔方程表示特性的流体：
[0083]
[0084] 其中K(通常以kg/ms2-n为单位)，n(无量纲)是由实验拟合数据确定的常数。一般来说，对于假塑性流体，n小于1，对于膨胀性流体，n大于1。
[0085] 在本发明中，术语“拉伸粘度(即伸展粘度)”是
对流体在拉伸
应力下拉伸能力的测量。换句话说，当施加的应力是
拉伸应力时，拉伸粘度是一个粘度系数。应注意，非牛顿流体在拉伸粘度和
剪切速率之间不具有直接的相关性，能够在应变作用下储存弹性能。
[0086] 在实施例中，微滴100包括拉伸粘度改性剂，以调整微滴100的粘度系数。拉伸粘度改性剂可以减少微滴100的蒸发，增加微滴扩散。例如，拉伸粘度改性剂可以由一个或多个
聚合物构成。例如，拉伸粘度改性剂的一个或多个聚合物可包括但不限于聚氧化乙烯、羟甲基
纤维素、羧甲基
纤维素等。在一些实施例中，拉伸粘度改性剂是非牛顿流体。
[0087] 在实施例中，微滴100包括一个或多个粘度改性剂以调整微滴100的粘度。例如，粘度改性剂可用于增加液体的动态粘度。例如，可使用粘度改性剂增加微滴100的亲水部分102和/或微滴100的疏水部分110的粘度。
[0088] 在一些实施例中，粘度改性剂由一个或多个聚合物构成。例如，粘度改性剂的一个或多个聚合物可包括但不限于聚氧化乙烯、羟甲基纤维素、
羧甲基纤维素或其组合。在另一个实施例中，粘度改性剂可以包括但不限于瓜尔胶。在一些实施例中，粘度改性剂由一个或多个共聚物构成。例如，粘度改性剂的一个或多个共聚物可包括但不限于乙烯-丙烯(EPM)、乙烯-(C3-C18)α烯烃共聚物、乙烯丙基非共轭二烯三元共聚物(EDPM)或其组合。
[0089] 在实施例中，微滴100可使用编号为9148994的美国
专利中所述的装置喷射，该专利于2012年11月12日由John Alvin Eastin等人提交，2015年10月6日公布，名称为流体和颗粒的控制和使用系统，该专利以完全引用方式并入本发明中。
[0090] 现在参考图1B，显示了根据本发明的一个或多个实施例所述的包含带有内部组分胶束的微滴的平面图。应注意，上述关于微滴100的实施例和组分应理解为延伸到图1B中所示的实施例。
[0091] 在实施例中，微滴150可包括形成微滴150最外层的亲水部分102、嵌入亲水部分102内的疏水部分110、用于形成连接到疏水性尾部108的亲水性头部106的两亲分子112和位于疏水部分110中的内部组分114。在实施例中，内部组分114是流体动态
定位的，这意味着内部组分114的
位置可由其属性和周围流体的属性决定。例如，内部组分114基本上位于微滴150的疏水部分110的中心。
[0092] 在一些实施例中，微滴150的内部组分114可以是能够提供可燃
能源的
固体燃料颗粒。例如，疏水部分110中的固体燃料颗粒可包括但不限于煤尘、
炭黑(例如，
粉煤灰)、六亚甲基四胺、1，3，5-三恶烷、硝酸铵、高氯酸铵、硝酸
钾或其混合物。
[0093] 在一些实施例中，内部组分114的煤尘可具有选定范围内的粒径。例如，内部组分114的煤尘的粒径在10微米到1000微米之间。例如，内部组分114的煤尘的粒径在38微米到
850微米之间。
[0094] 在一些实施例中，内部组分114的煤尘可具有选自选定范围的碳组分百分比。例如，内部组分114的煤尘可具有30％至99％范围内的碳组分百分比。例如，内部组分114的煤尘可具有50％到95％范围内的碳组分百分比。
[0095] 在一些实施例中，内部组分114的煤尘可具有选自选定范围的氢组分百分比。例如，内部组分114的煤尘可具有1.0％至10.0％范围内的氢组分百分比。例如，内部组分114的煤尘可具有2.0％到7.0％的范围内的氢组分百分比。
[0096] 在一些实施例中，内部组分114的煤尘可具有选自选定范围的氧组分百分比。例如，内部组分114的煤尘可具有在1.0％到60％的范围内的氧组分百分比。例如，内部组分114的煤尘可具有在2.0％到40％之间的氧成分百分比。
[0097] 值得注意的是，煤的成分和物理性质可能取决于煤的开采地点，并可能相应地发生变化。本发明的实施例可利用来自不同煤矿的各种煤，以保持煤的所需特性以形成图1B中所示的微滴150。
[0098] 应考虑到，尽管图1B中所示的内部组分114表示为疏水部分102内的一个位置，但这种结构仅为说明性的。本发明的实施例可包括内部组分114的多个位置。进一步考虑到，虽然图1B中所示的内部组分114基本上位于疏水部分110的中心，但这种结构仅为说明性的。本发明的实施例可以为内部组件114在疏水部分110中调整不同位置。
[0099] 应考虑到，尽管图1A中显示了12个两亲分子112，但这种结构仅为说明性的。本发明的实施例可以使本领域已知的任何数量的两亲分子形成稳定的胶束结构。进一步考虑到，虽然图1A中显示了一种两亲分子112以形成胶束结构，但这种结构仅为说明性的。本发明的实施例可包括一种以上的两亲分子以形成胶束结构。
[0100] 值得注意的是，图1B中所示的内部组分114可溶解于疏水部分110中，而溶解的内部组分114可留在微滴150的疏水部分110中。
[0101] 现在参考图2A，显示了根据本发明的一个或多个实施例所述的包含反相胶束的微滴的平面图。应注意，上述关于微滴100的实施例和组分应理解为延伸到图2A中所述的实施例。
[0102] 在实施例中，微滴200表示反相胶束结构(即，反相胶束或油包
水体系)。微滴200可包括形成微滴200最外层的疏水部分210。在一些实施例中，微滴200可包括嵌入疏水部分210内的亲水部分202。在一些实施例中，微滴200可包括在亲水部分202和疏水部分210之间定义层204的两亲分子212。例如，两亲分子212可形成连接到疏水性尾部208的亲水性头部
206。在这方面，亲水性头部206可以被隔离到亲水部分202的中间，并且疏水性尾部208可以从亲水部分202的中间延伸。
[0103] 一般来说，如图2A所示的反相胶束(油中的水)在替代燃料领域尤其令人感兴趣。这是由于反向胶束的能将替代燃料的粘度降到足够低，使粘性替代燃料不会导致发动机耐久性问题，包括喷油器结焦、环碳化和
曲轴箱
润滑油污染。
[0104] 值得注意的是，图1A所示的微滴100和图2A所示的微滴200之间的差异是亲水部分和疏水部分的比例。当亲水部分与疏水部分之比大于1∶1(即亲水部分的存在量大于疏水溶质)时，微滴100中的正常胶束可为较佳微滴。另一方面，当亲水部分与疏水部分的比例小于1∶1(即，亲水溶质的存在小于疏水部分)时，微滴200中的反相胶束可能是首选微滴。
[0105] 还应注意的是，由于亲水性头部206的亲水性隔离产生非常不利的静电相互作用，因此，随着亲水性头部电荷的增加，形成反相胶束的可能性按比例减少。
[0106] 现在参考图2B，是根据本发明的一个或多个实施例所述的包含带有内部组分反相胶束的微滴的平面图。应注意，上述关于微滴150和200的实施例和组分应理解为延伸到图2B中所述的实施例。
[0107] 在实施例中，微滴250可包括形成微滴250最外层的疏水部分210。在一些实施例中，微滴150可包括嵌入疏水部分210内的亲水部分202。在一些实施例中，微滴200可包括在亲水部分202和疏水部分210之间定义层204的两亲分子212。例如，两亲分子212可形成连接到疏水性尾部208的亲水性头部206。在一些实施例中，微滴250可包括位于亲水部分202内的内部组分214。例如，内部组分214基本上位于微滴250的亲水部分202的中心。
[0108] 在一些实施例中，微滴250的内部组分214可以是能够提供可燃能源的
液体燃料。例如，亲水部分202中的液体燃料可包括但不限于水煤浆。
[0109] 在一些实施例中，内部组分214的水煤浆可具有选自选自选定范围的粘度。例如，内部组分114的水煤浆在20℃时的粘度可在100厘泊至1000厘泊的范围内。例如，内部组分114的水煤浆在20℃时的粘度可在500厘泊至750厘泊范围内。
[0110] 在一些实施例中，内部组分214的水煤浆可具有选自选定范围的点火温度。例如，内部组件114的水煤浆的点火温度可以在700℃到900℃之间。例如，内部组件114的水煤浆的点火温度可在800℃到850℃之间。
[0111] 在一些实施例中，内部组分214的水煤浆可具有选自选定范围的燃烧温度。例如，内部组件114的水煤浆的燃烧温度可在800℃到1300℃之间。例如，内部组件114的水煤浆的燃烧温度可在950℃到1150℃之间。
[0112] 在一些实施例中，内部组分214的水煤浆可具有选自选定范围的煤含量。例如，内部组分114的水煤浆的煤含量可在50wt％到90wt％的范围内。例如，内部组分114的水煤浆的煤含量可在65wt％至75wt％的范围内。
[0113] 在一些实施例中，内部组分214的水煤浆可具有选自选定范围的
含水量。例如，内部组分114的水煤浆的含水量可在10wt％到40wt％的范围内。例如，内部组分114的水煤浆的含水量可在20wt％到30wt％的范围内。
[0114] 在一些实施例中，内部组分214的水煤浆可具有选自选定范围的煤粒度。例如，内部组分114的水煤浆可以具有5微米到40微米范围内的煤粒度。例如，内部组分114的水煤浆可以具有10微米到20微米范围内的煤粒度。
[0115] 应当考虑到，尽管图2B中所示的内部组件214表示为一个位置，但这种结构仅为说明性的。本发明的实施例可包括亲水部分202内的内部组分214的多个位置。还应考虑到，虽然图2B中所示的内部组分214基本上位于亲水部分202的中心，但这种结构仅为说明性的。本发明的实施例可为内部组分214在亲水部分202内调整不同位置。
[0116] 值得注意的是，图2B中所示的内部组分214可溶解于亲水部分202中，而溶解的内部组分214可留在微滴250的亲水部分202中。
[0117] 现在参考图3，显示了根据本发明的一个或多个实施例所述的包括双层胶束的微滴的平面图。应注意，上述关于微滴100和200的实施例和组分应理解为延伸到图3中所述的实施例。
[0118] 在实施例中，微滴300可包括形成微滴300的最外层的第一亲水部分302。在一些实施例中，微滴300可包括嵌入第一亲水部分302内的疏水部分310。在一些实施例中，微滴300可包括在第一亲水部分302和疏水部分310之间定义层304的第一两亲分子312。例如，两亲分子312可形成连接到第一疏水性尾部308的第一亲水性头部306。例如，第一两亲分子312的第一亲
水头部306可与第一亲水部分302接触。第一两亲分子312的第一疏水性尾部308可从第一亲水部分302延伸到疏水部分310内。
[0119] 在一些实施例中，微滴300可包括在第二亲水部分316和疏水部分310之间定义层314的第二两亲分子322。例如，第二两亲分子322可形成连接到第二疏水性尾部320的第二亲水性头部318。例如，第二两亲分子322的第二亲水性头部318可与位于微滴300中心的第二亲水性部分316接触。第二两亲分子322的第二疏水性尾部318可从第二亲水部分316延伸到疏水部分310内。在这方面，第二两亲分子322的第二亲水性头部318可以被隔离到第二亲水部分316的中间，并且第二两亲分子322的第二疏水性尾320可以从第二亲水部分316的中间延伸。
[0120] 在一些实施例中，微滴300可包括第二亲水部分316。例如，第二亲水部分316可位于微滴300的中心。例如，位于微滴300中心的第二亲水部分316可具有与
覆盖微滴300最外层的第一亲水部分302不同的组分。
[0121] 在一些实施例中，微滴300包括在第一亲水部分302和疏水部分310之间形成层304的第一两亲分子312。在一些实施例中，微滴300包括在第二亲水部分316和疏水部分310之间形成层314的第二两亲分子322。在这方面，微滴300可形成双层胶束(即脂质体)，所述双层胶束具有两层304和314，所述两层304和314分别由所述两亲分子312和322形成。
[0122] 微滴300的双层结构可适用于燃料领域，因为在燃烧时微滴300的第二亲水部分316可为蒸发的亲水部分316形成更小的燃料微滴提供进一步的处理。这显著增加了燃料微滴的表面积，相应地，它有助于提高燃料消耗效率，同时减少发动机室中残留的未燃烧燃料。
[0123] 值得注意的是，虽然图3中所示的微滴300中第二亲水部分316不包括内部组分，但这种结构仅为说明性的。本发明实施例的微滴300中亲水部分316可包括内部组分，例如上述固体燃料。
[0124] 现在参考图4A-4B，显示了根据本发明的一个或多个实施例所述的微滴的平面图。在此应注意，上述关于微滴100、150、200、250和300的实施例和组分应理解为延伸到图4A-
4B所述的实施例。
[0125] 在实施例中，图4A所示的微滴400可包括疏水部分402，所述疏水部分402在微滴400的中心处包围亲水部分404。值得注意的是，尽管图4A中所示的亲水部分404位于微滴
400的中心，但这种结构仅为说明性的。本发明的实施例可在疏水部分402内调整为多种亲水部分位置。
[0126] 还应注意的是，虽然图4A中所示的亲水部分404描述为含有一个亲水部分的微滴组分，但这种结构仅为说明性的。本发明可在疏水部分402内调整为多个亲水部分，以提供组成微滴400所需的物理性质。
[0127] 在实施例中，图4B中所示的微滴450可包括亲水部分404，所述亲水部分404在微滴450的中心处包围疏水部分402。值得注意的是，尽管图4B中所示的疏水部分404位于微滴
450的中心，但这种结构仅为说明性的。本发明的实施例可在亲水部分404内调整为多种疏水部分位置。
[0128] 还应注意的是，尽管图4B中所示的疏水部分402描述为含有一个疏水部分的微滴组分，但这种结构仅用于说明性的。本发明在亲水部分404内调整为多个疏水部分，以提供组成微滴450所需的物理性质。
[0129] 应注意的是，微滴400和450很容易通过编号9148994的美国专利中所述的装置形成。
[0130] 现在参考图5，显示了根据本发明的一个或多个实施例所述的微滴的平面图。在此应注意，上述关于微滴100、150、200、250、300、400和450的实施例和组分应理解为延伸到图5中所述的实施例。
[0131] 在实施例中，微滴500可包括包围内部气泡504的疏水部分502。例如，内部气泡504可包括能够向微滴500提供可燃能源的气体，包括但不限于氧、丙烷、丁烷、
天然气、氢气、乙炔、
合成气、煤气、沼气或其混合物。
[0132] 应注意的是，虽然图5所示的内部气泡504位于微滴500的中心，但这种结构仅为说明性的。本发明的实施例可在疏水部分502内调整为多种内部气泡位置。
[0133] 还应注意的是，虽然图5所示的内部气泡504描述为一个内部气泡，但这种结构仅为说明性的。本发明可在疏水部分502内调整为多个内部气泡，以便为组成微滴500提供必要的物理性质。
[0134] 现在参考图6，显示了根据本发明的一个或多个实施例所述的微滴的平面图。此处应注意，上述关于微滴100、150、200、250、300、400、450和500的实施例和组分应理解为延伸到图6中所述的实施例。
[0135] 在实施例中，微滴600可包括包围内部组分604的疏水部分602。例如，内部组分604可位于疏水部分602中。例如，内部组分604基本上位于微滴600的疏水部分602的中心。
[0136] 在一些实施例中，微滴600的内部组分604可以是能够提供可燃能源的固体燃料颗粒。例如，疏水部分602中的固体燃料颗粒可包括但不限于煤尘、六亚甲基四胺、1，3，5-三恶烷、硝酸铵、高氯酸铵、硝酸钾或其混合物。
[0137] 在一些实施例中，微滴600的内部组分604的固体与粘性材料(例如，疏水部分602、凝胶、胶束或其组合)的体积比小于或等于1体积的固体：3体积的粘性材料。
[0138] 应注意的是，虽然图6所示的内部组分604位于微滴600的中心，但这种结构仅为说明性的。本发明的实施例可在疏水部分602内调整为多种内部组分位置。
[0139] 还应注意的是，虽然图6所示的内部组分604描述为一个内部组分，但这种结构仅为说明性的。本发明可在疏水部分602内调整为多个内部组分，以为组成微滴600提供必要的物理性质。
[0140] 相信本发明及其附带优点将通过前面的描述来理解，显而易见的是，本发明可以采用部件的各种变化形式、构造和布置，而不背离所公开的主题也不会牺牲所有材料的优势。所描述的形式仅仅是说明性的，并且包含一些变化也是所附
权利要求书的意图。此外，应当理解，本发明由所附权利要求限定。
