微混合器具有很高的效率，可在數(shù)秒數(shù)十秒時(shí)間內(nèi)完成分離、測(cè)定或者其他更復(fù)雜的操作。分析速度常高于相應(yīng)的宏觀操作一二個(gè)數(shù)量級(jí)。進(jìn)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(fèi)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(dāng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化后，制作成本有望進(jìn)一步降低，有利于為混合器的發(fā)展，實(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)。
在層流中，混合只能通過分子擴(kuò)散進(jìn)行。自然地，增加液體之間混合的一種方法是增強(qiáng)樣品之間的擴(kuò)散效應(yīng)。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(gè)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(shí)間。這兩個(gè)概念屬于所謂的“被動(dòng)”微流體混合，因?yàn)樵诨旌线^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(jì)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(shí)間，混合時(shí)間可能會(huì)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(jí)，數(shù)值遠(yuǎn)小于2000，流動(dòng)多呈層流，因此微流體混合過程主要基于層流混合機(jī)制，在微混合器中引入二次流，使流動(dòng)截面上不同流線之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(dòng)是由于流動(dòng)通道幾何形狀的改變或者由于流動(dòng)被加速，產(chǎn)生延伸效應(yīng)，使得層流厚度進(jìn)一步減小，改進(jìn)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(dāng)剪切、延伸和分布混合使流層厚度降足夠低的水平時(shí)，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(yīng)，減小流層厚度，并增大流體間的界面。
更新時(shí)間：2018-12-04 
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