微流控的特征和微流体控制介绍

微流控是指对微尺度流体，特别是亚微米结构进行精确控制和操控的一种技术，微流控是一个包含了微加工和生物工程，物理学，化学，工程学的交叉学科。微表明了如下特性：（1）装置本身占用体积小（2）能量消耗低（3）体积微小（4）容量微小。

微流控的特征

流体在微流控的微通道中的行为不同于其在宏观尺度通道中的行为，这些流体行为不但是微流控的重要标志和特征，而且还是独特，方便的技术手段，液滴与层流为主要的流体现象。

层流

和湍流相对应，层流指的是流体的层状流动，其流线平行于管壁，层流会在雷诺数（Reynold number）小于3000或者粘性力远超惯性力时出现。当在同一个微通道从不同的入口进入几相不同颜色的流体的时候，即使它们互溶，也会有层次分明的多相平行流动形成。

在微通道中，能够利用层流的这种几何规律性使材料、化学环境和细胞的有序排布得以实现。除此以外，湍流基本消失，微尺度下传质的主要途径为分子扩散。因为扩散速率和分子自身的特性相关联，能够利用分子在微通道中的不同扩散距离来分离不同的分子，也因为这样层流下的液体缓慢的混合，然而，通过在微流控微通道中对如不对称鱼骨状的突起的殊结构进行制作，能够使传质过程和液体混合加快。

液滴

当在微流控通道流动着两相不互溶的液体（油和水）时，经过液/液界面张力和剪切力的作用，高度均一的间断流会由其中一相流体形成，叫做液滴。在制备乳液的方法中，若以搅拌为基础的方法是自上而下的，，那么微流控的方法则是自下而上。微流控可以利用非常高的通量来对高度单分散性的液滴乳液进行制备。T型和ψ型为常见的微通道结构。在一些情况下，在微流控通道中也会有不互溶的液滴是由含有不同高分子聚合物的水相液体形成的。

微流体控制

在微流控芯片实验室以微流体控制为操作核心，在可控流体的运动中完成微流控芯片实验室所涉及的进样、混合、反应、分离、检测等过程。

微流体控制又分为电渗控制以及微阀控制。

微阀控制：

特征：适应面广、线性范围广、速度快、功耗低、泄漏低。

微混合

因为，以层流作为一般微流控装置流体状态，所以扩散为微流控的微混合的主要依靠。

层流条件下混合效率提高的主要原则：

（1）对流体进行拉伸或者折叠来使流体的接触面积增大。

（2）利用分散混合设计，通过管路几何交叉设计拆分并且重新组合大的液流，从而使得更加有效的混合实现。

微混合器分类

微混合器分为主动式和被动式。主动式分为声场促进型，电场促进型以及其他类型。被动式分为并行叠片、串联叠片混沌对流和液滴。