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微混合器的工作原理,你知道嗎?

  • 發布日期:2018-12-04      瀏覽次數:567
    •   微混合器具有很高的效率,可在數秒數十秒時間內完成分離、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,也減少了環境污染。微小尺度使設備制作材料消耗量減小,而當實現工業化后,制作成本有望進一步降低,有利于為混合器的發展,實現樣品的快速混合,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。
        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。
        在微化工系統里,由于通道特征尺度在微米級,數值遠小于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,產生延伸效應,使得層流厚度進一步減小,改進混合質量,分子水平均勻混合的必經之路。常規尺度混合器中,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集成靜態混合原件,通過流體的分割—重排—再結合效應,減小流層厚度,并增大流體間的界面。
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