探究液滴中的混合效率：3D打印微流控器件中数值建模与实验测试的综合研究

有效混合对于生化反应至关重要。在基于液滴的微流控中，在液滴形成阶段物质接触后立即混合可以极大地增强化学反应的均匀性。此外，它消除了在芯片中实现微混合器的需要。在我们的研究中，我们首先进行了一系列二维（2D）数值模拟，然后使用三维打印（3D打印）微流控芯片进行实验研究，开展了综合研究。我们的主要焦点是评估液滴内的混合效率。具体来说，我们比较了三种不同类型的液滴生成器：T型接头、十字型接头和一种具有不同角度的新型非对称设计。我们的评估标准包括混合效率、液滴直径和液滴偏心率。我们的研究结果表明，2D数值模拟可以作为定性分析两相流和液滴生成过程的有价值工具，特别是在准二维器件中。这种模拟的相对简单性使其易于应用，特别是在复杂的微流控几何结构中。关于混合效率，我们观察到非对称液滴生成器的性能优于十字型接头配置，但略低于T型接头实现的混合效率。此外，虽然非对称生成器中的混合指数与T型接头非常接近，但这些非对称生成器产生了更小的液滴。我们的研究表明，新型非对称液滴生成器通过促进液滴形成和液滴内快速试剂混合，同时保持较小的液滴直径，从而简化了微流控器件的设计，提供了显著优势。