استفاده از جریان های ثانویه در افزایش درجه اختلاط سیالات غیرنیوتنی در میکرومیکسرها

در سال های اخیر فنآوری مربوط به سیستم های میکروفلوئیدی به سرعت در حال گسترش بوده و کاربردهای وسیعی در صنایع شیمیائی و بیوتکنولوژی پیدا کرده است. یکی از این سیستم ها، سیستم آنالیز کلی میکرو که µtas نامیده می شود، می باشد. این تجهیزات که به صورت یک آزمایشگاه تراشه ای می باشند شامل وسایل جریان سیال در ابعاد میکرو و سنسورهای گوناگون هستند و برای فرآیندهای مختلفی چون اختلاط، واکنش شیمیائی، جدایش و استخراج به کار می روند. به علت کوچک بودن ابعاد، اعداد رینولدز این تجهیزات بسیار پائین است بنابراین در فرآیندی چون اختلاط، جریان هیچگاه متلاطم نمی شود و کارائی اختلاط بسیار ضعیف است، زیرا در این رژیم، اختلاط فقط در نتیجه پخش مولکولی است و بنابراین برای رسیدن به یک درجه اختلاط مناسب، به یک مسیر طولانی و زمان بالا نیاز است. یکی از راه های افزایش اختلاط در این وضعیت استفاده از میکرومیکسرها است. میکرومیکسرها به دو دسته اصلی فعال و غیرفعال تقسیم می شوند. میکرومیکسر فعال نیاز به انرژی ورودی خارجی چون اعمال میدان الکتریکی، مغناطیس، نوسانات سرعت و ...دارد در حالیکه اختلاط در میکرومیکسر غیرفعال از تعامل جریان اصلی با هندسه کانال، که به شکل خاصی طراحی شده است، بدون هیچ گونه انرژی خارجی صورت می گیرد. میکرومیکسر فعال عملکرد بهتری دارد ولی در اکثر موارد هزینه ساخت آن بالاست و یا حرارت تولید شده به نمونه های بیولوژیکی طی فرآیند آسیب می رساند. در بسیاری از میکرومیکسرهای غیرفعال برمبنای دیفیوژن مولکولی، پدیده جابجایی در امتداد جریان اصلی است، بنابراین پدیده انتقال در جهت عرضی فقط از طریق نفوذ مولکولی است در حالی که اگر بتوان با روشی جریانهای ثانویه ای در جهت عرضی ایجاد کرد، اختلاط به¬طور قابل توجهی بهبود می یابد و می توان با هندسه های ساده تر به درجات اختلاط بالاتری رسید. گردابه های عرضی در مقطع کانال های منحنی مثالی برای این روش است که باعث می شود فصل مشترک بین دو سیال تحت اختلاط افزایش یافته و اختلاط بهبود پیدا کند. طرح اصلی در این روش ایجاد مکانیزم انتقال جابجایی علاوه بر انتقال مولکولی، از طریق کشیده شدن، پیچش و شکست المان های سیال در جریان لایه ای است.