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微反应器的发展及其制造

微反应器主要是指用微加工技术制造的用于进行化学反应的三维结构元件或包括换热、混合、分离、分析和控制等各种功能的高速集成的微反应系统,通常含有当量直径数量级介于微米和毫米之间的流体流动通道,化学反应发生在这些通道中,因此微反应器又称为微通道反应。

微反应器

微反应的发展

1996年前后,Lerous和Ehrfeld等各自撰文系统阐述了微反应器在化学工程领域的应用原理及其独特优势;

1997年开始,每年举办一届以“微反应技术”为主题的国际会议;

2003年4月召开的第一届“微通道和微小型通道”国际会议,限定通道的特征尺度在10μm~3㎜范围内。

21世纪由于环境恶化以及能源枯竭等一系列问题,使化学工业面临前所未有的机遇和挑战,由于微反应器表现出的诸多优点,科学界致力于探索新的反应途径使化工生产更加经济和环保。所以我们有必要相信微反应器将在化学工学中发挥出巨大的作用。

微通道反应器

微反应器的制造

1、微反应器的加工技术

微反应器材料的选择取决于介质的腐蚀性能、操作温度、操作压力、加工方法等。常用的材料有:硅、不锈钢、玻璃、陶瓷、塑料盒聚合物等材料。

2、微反应器常用加工技术可分为三类:

一是由IC(集成电路)平面制作工艺延伸而来的硅体微加工技术:包括湿法刻蚀(各向同性刻蚀和各向异性刻蚀)、干法刻蚀(溅射刻蚀、等离子刻蚀)。

二是超精密加工技术:微细放电加工、激光束加工、电子束加工和离子束加工。

三是LIAG工艺:包括光刻、电镀和压模三步的组合技术,由德国咯尔斯鲁厄核研究中心发明。

3、微反应器的封装技术

     微反应器常用的封装技术有如下四种:

     热键合技术:把两片抛光的硅或玻璃面对面地接触,高温下使相邻原子间产生共价键,从而形成良好的结合。

     高能束焊接(激光焊接和电子束焊接):常用于微反应器中金属薄片之间的密封链接。

     扩散焊接:在高温和压力的作用下,将连接表面相互靠近和挤压,使局部发生塑性变形,经一定时间后结合层原子间相互扩散二形成的一个整体。

     粘接:常用于异种材料的链接,简便廉价,但不适于温度太高的场合。



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