高効率マイクロミキサ

左右非対称な形状による混合性能の向上

D. Natsuhara, R. Saito, S. Okamoto, M. Nagai, T. Shibata, “Mixing Performance of a Planar Asymmetric Contraction-and-Expansion Micromixer. ”, Micromachienes, 2022, DOI:10.3390/mi13091386.

  マイクロ流路内ではレイノルズ数が小さいため，流体は層流になり，非常に混ざりにくい状態となります．しかし，化学合成や，ナノ材料合成など様々なケースで精密に混合したいという要望があります．そこで，低レイノルズ数下でも高効率に混合が可能なマイクロミキサを開発しています．これまで数多くのマイクロミキサーが提案されてきましたが，段差構造を作るために多段階の作製プロセスが必要であったり，1回のプロセスで作製が可能でも，混合可能なレイノルズ数に大きく制約がありました．

　本研究では，流路長手方向に対し，左右非対称な形状な流路形状にすることによって，二液が効率よく混合されることを見出しました．狭い空間に存在する流体が広い空間の流体の上下に回り込むことで，二液の接触面が増えることが可能となります．開発したマイクロミキサは非常にシンプルな形状にも関わらずこれまでにない良い混合性能を発揮し，これまで1段階のプロセスで作製するマイクロミキサでは混合ができないとされてきたレイノルズ数でも高効率な混合性能を示すことを明らかにしました．