气泡助力微混合：基于微流控系统中热激发的固有空气
流体动力学
2025-11-21 v3 软凝聚态物质
摘要
微流控器中的微混合过程在许多应用中具有核心重要性，其中包括碳捕获和环境监测等微流控研究。微尺度流动的大比表面积克服了通过引入次相到主流中来操控界面张力以增强通常扩散主导的质量传递操作的作用。在本文中，我们引入了一个基于微流控系统中热激发的固有空气实现的简单Y型微通道上的可集成连续流微混合方案。由于薄钯微加热器与共流流体之间的直接接触，液体中被捕获的空气或微小裂缝中的空气被用于生成寿命为毫秒级的延长气泡，功耗不足0.4瓦，从而实现均匀混合。对微混合器的性能以混合指数(MI)进行表征，结果表明在微加热器前方，对于侧边流动的水(MI超过95%)在不同的总流量下(4、10和20微升/分钟)实现了均匀混合。通过解释实验结果，并辅以尺度分析，我们对描述微混合过程中短暂的延长气泡作用进行定量描述，其中马拉孙数和韦伯数被识别为特征局部无量纲组，而微小次生气泡对微通道下游微混合增强作用可反映在佩克特数和毛细数中。
引用
@article{arxiv.2504.15124,
title = {Bubble-assisted micromixing via thermally excited intrinsic air within microfluidic systems},
author = {Seyed Shahriar Riazi and Seyed Mostafa Hosseinalipour},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.15124},
year = {2025}
}
备注
41 pages, 15 figures