微化学反应器的设计与制备方法研究(3)
(1)层流剪切机理 在微反应混合器通道内引入互溶两种流体，使得流动流体截面上的不同流线之间发生相对运动，从而引起微流体单元发生变形、拉伸、折叠，增大了待混合流体间的接触面积、减少了流层层厚度[7]；
(2)延伸流动机理 由于微反应器通道结构发生改变或者流动流体被加速，产生了延伸效应，使得流层层厚度进一步减小，使得其混合效果有所改进[6]；
(3)分布混合机理 在内部集成有静态混合元件的微混合器中，流体通过分割重排后再进行结合效应，减小了流层层厚度，并增大了流体间的接触界面[8]；
(4)分子扩散机理 在常规反应混合器中，只有当剪切、延伸和分布混合使流层层厚降至非常低的状态时，分子扩散混合才会发生。由于微反应器中的微通道特征尺寸可以低至微米量级，依据Fick定律：当在同一微通道内混合流体时，分子扩散路径就会大大缩短，仅依靠分子扩散来实现流体均匀混合只需要非常短的时间（微秒级）[6]。
1.1.4 微反应器的特点
微反应技术是一种把微结构自身的优势运用到反应过程的科学技术,把体现出这种技术的设备称为微反应器。微反应器是一种具有微米量级反应单元的微型
反应系统。他的特征有是: 线性尺寸相对小、表面积与体积比大、流动为低雷诺数层流等等。微反应的这些特征使其可能通过并行的单元来实现量化生产、快速和高通量筛选、规模放大等。与传统的实验设备相比较，微反应器在微纳米尺度上具有以下几种优特点[9]：
(1)微流控芯片中，流体所处环境尺寸减小，便显著的增大了流体环境面积与流体体积之比。比表面积与体积比值的成倍增加成为微流控技术中最重要，也是最基本的特点；
(2)由于流动通道的微米化，使得在微芯片中的流体拥有较小的雷诺常数Re,故流体的流动形式为层流，运动、反应环境相对稳定；
(3)通道尺寸的减小，比表面积/体积的增大，使得通道的热传导效率显著增强，因此可以实现快速升温降温的化学反应条件；
(4)通道尺寸的减小也使得样品和试剂的消耗量大大减少，避免了样品分析中的浪费，尤其对于昂贵的样品和具有一定危险性质的样品，制作成品的减少也利于该技术的商业化。
但同时，微反应器的微型尺度也同样带来了许多困难和局限性，比如微流控系统对表面性质很敏感，因此要注意吸附性能，表面张力等影响因素。
1.1.5 应用现状及发展趋势
当前微流控研究和发展工作的重点无疑是在生物医学、生命科学领域，该技术比较多的应用在蛋白质、DNA、肽核酸等的分离与分析方面，目前，两个比较重要的应用方向主要是临床诊断仪器与体外仿生模型。但随着研究工作的深入，与科技、市场需求的多样性和多变性，微流控技术涉及应用到了更多更广泛的领域，例如：多相化学反应、微量的危险品合成、药物中间体合成、农业、食品、环境等。
微流控系统研究至今都主要集中于毛细管电泳方面，对于其他功能部件的集成化和检测的微型化研究还有待深入。微反应器的规模集成化，实现了反应仪器的多重平行操作的设想已经成为今后微反应器的发展重点，将微流控技术真正的应用的工业生产中，能更好的推动工业进步。
1.2 微反应器的材料与制作工艺
微反应器的最基本特征是其具有微米量级微通道结构。在这种微小的尺寸下，一般的机械加工技术是难以满足其要求的，因此必须配以其它的微加工技术。事实上，微反应器正是从微机电加工技术的基础上衍生发展起来的。在微流控芯片上除了基本的通道结构，还存在有其它功能单元，如微泵微阀的驱动单元、微反应单元及微检测单元。对于其应用的方面的不同，加工方法和加工材料也同样具有多样性。
下一篇：金属燃烧剂的设计及应用性能研究