微混合器具有很高的效率，可在數(shù)秒數(shù)十秒時間內(nèi)完成分離、測定或者其他更復雜的操作。分析速度常高于相應的宏觀操作一二個數(shù)量級。進行微混合分析的試樣與試劑消耗能降低微升水平，既降低了分析費用和貴重試劑的消耗，也減少了環(huán)境污染。微小尺度使設(shè)備制作材料消耗量減小，而當實現(xiàn)工業(yè)化后，制作成本有望進一步降低，有利于為混合器的發(fā)展，實現(xiàn)樣品的快速混合，能夠通過減少混合路徑和增加混合組分的接觸面積來實現(xiàn)。
在層流中，混合只能通過分子擴散進行。自然地，增加液體之間混合的一種方法是增強樣品之間的擴散效應。為此，樣品可以流過微流控芯片中包含的各種孔，或者樣品可以在多個較小的通道之間分離。
另一種方法是增加混合試劑之間的接觸面積以及接觸時間。這兩個概念屬于所謂的“被動”微流體混合，因為在混合過程中不涉及活性元素。在這種情況下，通道幾何形狀的設(shè)計方式能夠增加混合過程中涉及的試劑之間的接觸面積和/或接觸時間，混合時間可能會從幾十毫秒到幾百毫秒不等。
在微化工系統(tǒng)里，由于通道特征尺度在微米級，數(shù)值遠小于2000，流動多呈層流，因此微流體混合過程主要基于層流混合機制，在微混合器中引入二次流，使流動截面上不同流線之間產(chǎn)生相對運動，引起流體微元變形、拉伸繼而折疊，增大待混合流體間的界面面積、減少流層厚度。延伸流動是由于流動通道幾何形狀的改變或者由于流動被加速，產(chǎn)生延伸效應，使得層流厚度進一步減小，改進混合質(zhì)量，分子水平均勻混合的必經(jīng)之路。常規(guī)尺度混合器中，只有當剪切、延伸和分布混合使流層厚度降足夠低的水平時，分子水平的混合才有意義。分布混合在微混合器內(nèi)集成靜態(tài)混合原件，通過流體的分割—重排—再結(jié)合效應，減小流層厚度，并增大流體間的界面。
更新時間：2018-12-04 
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