微反應器在傳(chuan) 質、傳(chuan) 熱、恒溫等性能方麵的表現都明顯優(you) 於(yu) 傳(chuan) 統反應器，小尺寸、較大的麵積體(ti) 積比、規整的微通道使它便於(yu) 運輸又安全快捷。本文就微反應器的設計、製造、原理和放大等一係列問題的研究現狀進行了總結和概括，並對它的應用前景進行了展望。

微反應器的設計

    微反應器是一個(ge) 複雜的微係統，其設計涵蓋了微動力學、微摩擦學、微流體(ti) 力學、微傳(chuan) 熱學、微電子學、化學等多門學科，所以微反應器的各部件和微通道都要進行精密的設計和研究。微通道的當量直徑數量級為(wei) 微米，其間流體(ti) 流動的雷諾準數通常在幾十到幾百之間，黏滯力比慣性力大，流體(ti) 為(wei) 層流流動。流量的定義(yi) 式：

  =A2p/CRnL

式中A為(wei) 微通道截麵積，p為(wei) 微通道上的壓降，CR為(wei) 微通道的幾何係數，n和L分別為(wei) 流體(ti) 的粘度和微通道的長度。由公式可看出，微通道截麵、長度和流體(ti) 粘度一定的情況下，幾何係數CR的值越小流體(ti) 流量越大，CR的定義(yi) 式：

CR=U2P0／8A

式中U為(wei) 微管道濕潤周長，P0為(wei) 泊肅數。圓形的幾何係數最小，但是存在刻蝕困難的問題，所以微通道通常是矩形或梯形的。

微反應器狹窄的通道，最大的表麵和體(ti) 積比，既加強了傳(chuan) 熱能力，同時也縮短了質量傳(chuan) 遞的距離和時間。由公式3可見，傳(chuan) 熱係數h和管徑d成反比，當通道尺寸在100 um～1.0mm範圍內(nei) 時，層流傳(chuan) 熱係數高達2000～20000W／(m2·K)。如此高的傳(chuan) 熱係數，即使對於(yu) 反應速度非常快，熱效應非常大的化學反應也能在近乎恒溫的條件下進行。

Nu=hd/k

在公式4中Kc是傳(chuan) 質係數，S是比表麵積，D是擴散係數。傳(chuan) 質係數與(yu) 管徑成反比，微小的通道不僅(jin) 提高了傳(chuan) 熱麵積，也加強了傳(chuan) 質能力，縮短了擴散時間。在毫秒時間間隔內(nei) 反應物就可徑向完全混合。

 Sh=kcd/D

微反應器的製造

    微反應器的外形尺寸通常隻有幾厘米，內(nei) 部的通道特征尺寸在微米級，圖1是用於(yu) 水煤氣變換的型反應器，內(nei) 部裝有25片帶有微通道的金屬薄片。微通道的形狀是多種多樣的，有矩形的、梯形的、雙梯形的以及不規則尺寸的。到目前為(wei) 止，製造微通道可應用的微加工技術包括：精密機械加工、濕法刻蝕、幹法刻蝕、電化學刻蝕、表麵矽工藝技術、LIGA(光刻、電鑄成模和塑注成型)技術、電火花加工、表麵活化鍵合技術、激光加工等。製備微通道的材料一般有不鏽鋼，FeCrAJ，陶瓷和矽晶片。