为了改善臭氧处理聚苯乙烯(PS)单层球与聚乙烯醇(PVA)溶液生成的双层乳粒在油相中的分散性,提高大尺寸双层球的成活率,在双层球制备过程中采用了非离子型表面活性剂Tween 20 (T-20)来改性该种PS单层球。结果表明经表面活性剂T-20改性后显著降低了PS薄膜的亲水接触角,提高了PS与PVA间的相互作用,同时也大幅度提高了PS薄膜对PVA的吸附速率。红外光谱和紫外-可见分光光度计的测试结果证明：在PVA固化过程中,由于PVA与T-20的相比太大,PS表面吸附的表面活性剂T-20部分会被PVA置换、迁移至PVA溶液中。 T-20的迁移提高了制备双层球过程中水相与外油相的粘度比且显著降低PVA溶液表面张力,从而有利于实现双重乳粒在油相中的单分散。因此,T-20是制备大尺寸PS-PVA双层空心微球有效的表面活性剂。

为提高惯性约束聚变（ICF）点火靶尺度（约2 mm）聚苯乙烯（PS）空心微球的球形度,研究了油相与外水相界面张力、初始油相质量分数和固化旋转流场转速对PS微球球形度的影响。结果表明,将双重乳液体系外水相中的表面活性剂聚乙烯醇（PVA）替换为聚丙烯酸（PAA）后,油相与外水相之间的界面张力增大了约10倍,PS空心微球的球形度显著提高,球形偏离度小于1 μm的微球比例由5%增加至约50%；但是,在较宽范围内改变油相初始质量分数及旋转固化流场转速,对PS微球球形度的影响并不显著,球形偏离度值小于1 μm的PS微球比例介于40%~60%之间。

为调控固化过程中双重乳液内径的变化和降低聚-α-甲基苯乙烯(PAMS)微球的表面粗糙度，研究了双重乳液固化过程中内外水相中电解质浓度对水在油相液膜中迁移和分相行为的影响。结果表明: 仅在外水相中添加电解质时，内水相的渗透压高于外水相，使得内相水向外水相迁移，导致固化后的微球表面起皱。当在内外水相同时添加电解质时，由于平衡了三相之间水的化学势，抑制了水在油相液膜中的迁移和分相，导致PAMS微球壳壁内气泡体积和数量显著降低。同时，在内外水相中同时添加不同浓度的电解质，还可显著改善双重乳液三相之间的密度匹配度，从而提高微球的球形度和壁厚均匀性。

为了改善臭氧处理PS单层球与PVA溶液生成的双重乳粒在油相中的分散性, 采用了低分子量阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)及高分子量混合型表面活性剂十八烷基胺聚氧乙烯醚双季铵盐(PAVDA)来改性该种PS单层球, 测试并分析了不同表面活性剂对相应薄膜亲水接触角及其对PVA吸附速率的影响, 同时也考察并对比了静电排斥作用和空间位阻作用对双重乳粒分散性的影响。实验结果表明这三种表面活性剂均能不同程度的改善双重乳粒在油相中的分散性。其中, 经SDS和SDBS处理后, 双重乳粒在油相中固化时会发生絮凝作用而无法以较高成活率制得大尺寸双层球; 经PAVDA处理PS单层球后, 实现了以较高的成活率制得700~900 μm的PS-PVA双层空心微球。同时, 也表明在改善PS单层球的分散性方面, 空间位阻稳定作用较静电排斥作用更为有效。

随着高功率激光器的飞速发展，ICF物理实验对聚苯乙烯(PS)-聚乙烯醇(PVA)双层空心微球的规格要求逐渐提高，直径要求将达到700～900 μm。针对该直径范围的PS-PVA双层空心微球，通过采用PS球臭氧化表面改性技术和搅拌桨叶轮结构优化技术，对传统乳液微封装法制备双层空心微球工艺进行了改进，臭氧化表面改性后PS固体核心发生憎水-亲水转变，提高了PS与PVA之间的作用强度; 搅拌桨叶轮结构优化，改善了体系容器内溶液流场均匀性，使得微球在整个体系中的运动相对平稳，从而初步制得了直径范围在700～900 μm的双层空心微球。

采用汇聚式双重乳液发生器通过乳液微封装技术制备得到了毫米级单分散的聚-α-甲基苯乙烯空心微球。初步研究了各相流速对乳液形成过程、乳液直径及其分散度的影响。基于获得的单分散双重乳液, 采用旋转蒸发方式固化得到了分散度小于3%、直径800~1200 μm的聚-α-甲基苯乙烯空心微球。

在采用乳液微封装技术制备聚-α-甲基苯乙烯（PAMS）空心微球的双重乳液固化过程中，为研究油包水（W1/O）复合液滴与外水相（W2）之间的密度匹配度对最终PAMS空心微球球形度的影响，理论研究了不同初始外径和油层厚度的复合液滴在不同固化时刻的平均密度；实验测量了W1/O复合液滴在固化过程中的油相质量分数及复合液滴的平均密度。研究结果表明：双重液滴固化过程的关键阶段为油相质量分数从20%增加至60%的过程。在双重乳液固化的关键阶段，当复合液滴与外水相的密度不匹配度由0.004 95 g/cm3降低至0.000 02 g/cm3时，微球球形偏离度值低于10 μm的PAMS微球粒子分数从14.3%提高至93.3%；调节外水相的组分来降低双重乳液与外水相在固化关键阶段的密度不匹配度,可显著提高最终PAMS微球的球形度。