CN109529692A - 一种用于低扩散系数流体的被动式收敛-发散微混合器 - Google Patents

Abstract

本发明属于微全分析系统、流体微混合及其相关领域，涉及一种用于低扩散系数流体的被动式收敛‑发散微混合器，该微混合器由流体入口通道、流体混合通道、流体出口通道组成，并在流体混合通道内重复设置多边形结构单元，多边形结构单元之间交错布置，从而在多边形结构单元的齿形边之间形成收敛‑发散腔体结构以及在多边形结构单元的顶端形成混合腔体结构。收敛‑发散腔体结构诱导流体发生周期性变化，形成收敛‑发散的流量变化，通过收敛‑发散作用与混合腔体结构的尖角作用诱导流体在混合腔体内产生除扩散机制之外的其他多种混合机制。本发明可以在宽雷诺数范围内实现低扩散系数流体之间的快速高效混合。

Description

一种用于低扩散系数流体的被动式收敛-发散微混合器

技术领域

本发明属于微全分析系统、微流体混合及其相关领域，涉及一种用于低扩散系数流体的被动式收敛-发散微混合器。

背景技术

微流体装置以其独特的优势如微型化、集成化、样品用量少等，在生物和化学领域被广泛应用，包括生化分析、医学诊断、基因检测以及药物开发等。在微观尺度下微通道中的流体主要处于层流状态，自然状态下流体之间的混合完全依靠不同浓度流体层之间分子扩散作用。而扩散混合本身就是一个缓慢而低效的过程，需要相当长的时间和足够长的通道才能实现有效混合。根据Fick法则，扩散所需要的总时间与扩散系数成反比，与扩散路径成正比。当流体层的厚度大于特征扩散长度时很难实现快速有效混合，而有效混合两种或多种液体对样品稀释、生物化学反应至关重要。因此，学者们已经设计了各种各样的微混合器，以增加流体之间的接触面积，减少混合时间和压降。

在过去的几十年内，大量研究已经分析了不同结构设计的微混合器在微通道内的性能。一般情况下，微混合器被分为主动式和被动式微混合器。主动式微混合器通常利用外部能量(如磁力、电渗透或声波等)作用于流体诱导其发生扰动以增强混合性能。与被动式微混合器相比，主动式微混合器具有明显的优势，例如，在较少的时间和空间实现充分混合。但是主动式混合器需要消耗大量的能量且与微流体系统集成具有较高的复杂度。此外，外部能量的输入可能导致焦耳热的产生，进而导致不同流体之间发生界面反应。被动式微混合器除了用于驱动流体流动的能量之外，不需要其他额外能量输入。通常利用具有特定几何结构的微通道来促进分子扩散和混沌对流以获得有效混合。被动式微混合器主要有2种不同的混合机制：混沌对流、层压流动。混沌对流是利用特殊的几何通道促使流体分离、拉伸、折叠以及破坏流体来增加混合效率。层压流动通常是利用多层通道或在通道内增加障碍物将流体流分为子流并重新组合，以增加流体流之间的接触面积，缩短分子扩散路径，以增加混合效率的目的。虽然现有的被动式混合器已经实现了不同流体之间的高效混合，但是这些流体的扩散系数的数量级一般不低于10^-10，为了实现低扩散系数流体之间的快速、高效混合，本发明设计了一种能应用于较低扩散系数流体的被动式收敛-发散微混合器(CDM)。本发明所提出的CDM混合器能在主通道内设有特殊的几何结构，能诱导流体流量发生周期性变化，形成周期性收敛-发散的流动形式；该流动形式与特殊几何结构的尖角结构相互作用诱导产生多种混合机制，例如涡旋、翻转、扭转等。多种混合机制相互作用引起流体流发生剧烈扰动，进一步增加流体之间的接触面积；此外、特殊几何结构之间形成收敛-发散腔体结构和混合腔体结构，两者交替重复排列形成具有多级收敛-扩散混合功能的流体通道，在宽雷诺数范围内实现具有更低扩散系数的流体之间的快速、高效混合。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种应用于低扩散系数流体之间快速、高效混合的被动式收敛-发散微混合器，在宽雷诺数范围内实现低扩散系数流体之间的快速、高效混合。

本发明技术方案如下：

一种用于低扩散系数流体的被动式收敛-发散微混合器，主要由流体入口通道、流体混合通道、流体出口通道和多个多边形的结构单元组成；多个多边形结构单元依次布设在流体混合通道中；流体从流体入口进入流体入口通道，然后在流体混合通道中混合，依次经过多个多边形的结构单元的收敛和发散后，从出口通道的流体出口流出；

所述的结构单元，在流体混合通道的俯视图中具有如下结构：

i)结构单元为轴对称结构且对称轴L垂直于流体混合通道中心线；

ii)结构单元由两条三角波曲线A、B和一条底边组成；两条三角波曲线A、B分别沿对称轴L方向行进且交于对称轴上一点C，形成的尖角作为结构单元的顶角；A与B关于L对称；

iii)三角波曲线A、B与通道壁之间围成的封闭结构构成结构单元，其中结构单元的底与通道壁相交，三角波曲线A与B构成结构单元的两个齿形边，相对于对称轴L向外凸的齿构成波峰，相对于对称轴L向内凹的齿构成波谷；

iv)在流体混合通道中相邻的两个结构单元的底分别位于流体混合通道的相对的通道壁上，相对于流体混合通道的中心线形成相互倒置的交错排列；

v)对称轴L的方向为纵向，垂直于对称轴L的方向为横向；三角波曲线A与B中相邻波峰之间的纵向距离为d；三角波曲线A与B之间关于对称轴L对称波峰之间的横向距离为W₀，波谷之间的横向距离为W₁；设位于通道壁一侧的任一个结构单元为M₀，位于对面通道壁的与M₀相邻的两个结构单元分别为M₁、M₂，且M₀、M₁和M₂结构相同；M₀、M₁和M₂三者交错布置在流体混合通道内的两侧，M₀的顶角与M₁和M₂之间的空隙相对，三者间的位置关系遵循如下规则：

①若结构单元M₀的三角波曲线A、B的波峰与通道壁a相交，则结构单元M₀的底宽为W₀，结构单元M₀的顶角与通道壁b之间的纵向距离为W₂；底边与通道壁b相交的结构单元M₁和M₂分别布置在结构单元M₀的左右两侧；结构单元M₀的顶角边与结构单元M₁和M₂中相邻平行边之间的垂直距离为W₃；

在①情况下，若：且0＜W₃≤d

结构单元M₀的顶角与左右相邻结构单元M₁和M₂之间形成一个混合腔体结构，混合腔体结构由一个入口通道、一个出口通道和一个混合腔室组成，混合腔体入口通道和混合腔体出口通道分别是由结构单元M₀的顶角边与结构单元M₁和M₂中相邻平行边组成，混合腔室是由结构单元M₀的顶角与结构单元M₁和M₂中相邻的波峰以及M₁和M₂之间的空隙围成的空间结构，混合腔体入口通道与混合腔体出口通道宽度均不超过混合腔室的宽度。狭窄的混合腔体入口通道和混合腔体出口通道内的流体流量被压缩、产生收敛作用，导致流体在混合腔体入口通道和混合腔体出口通道内的速度增加、形成射流，并以射流的方式流入或流出混合腔室。以射流方式流入混合腔室的流体与混合腔室的尖角结构相互作用诱导流体在混合腔室内发生膨胀涡旋、产生发散作用，促使流体发生剧烈扰动。

在①情况下，若：且

结构单元M₀的顶角与左右相邻结构单元M₁和M₂之间形成两个连体混合腔体结构，两个连体混合腔体由一个入口通道、一个出口通道、两个混合腔室和一个平面过渡通道组成；平面过渡通道是由过结构单元M₀顶点且法线垂直于M₀对称轴的平面与流体混合通道以及M₁和M₂之间的空隙围成的空间结构；混合腔体入口通道、混合腔体出口通道和平面过渡通道的宽度均不超过混合腔室的宽度。狭窄的混合腔体入口通道、混合腔体出口通道和平面过渡通道内流体流量被压缩、产生收敛作用，导致流体在混合腔体入口通道、平面过渡通道和混合腔体出口通道内的速度增加、形成射流，并以射流的方式流入第一混合腔室、第二混合腔室或流出第二混合腔室。以射流方式流入混合腔室的流体与混合腔室的尖角结构相互作用诱导流体在混合腔室内发生膨胀涡旋、产生发散作用，促使流体发生剧烈扰动。

②若结构单元M₀的三角波曲线A、B的波谷与通道壁a相交，则结构单元M₀的底宽为W₁，结构单元M₀的顶角与通道壁b之间的纵向距离为W₂；底边与通道壁b相交的结构单元M₁和M₂分别布置在结构单元M₀的左右两侧；结构单元M₀的顶角边与结构单元M₁和M₂中相邻平行边之间的垂直距离为W₃；

在②情况下，若：且

结构单元M₀的顶角与左右相邻结构单元M₁和M₂之间形成一个混合腔体结构，混合腔体结构由一个入口通道、一个出口通道和一个混合腔室组成；混合腔体入口通道和混合腔体出口通道分别是由结构单元M₀的顶角边与结构单元M₁和M₂中相邻平行边组成，混合腔室是由结构单元M₀的顶角与结构单元M₁和M₂中相邻波谷及M₁和M₂之间的空隙围成的空间结构，混合腔体入口通道与混合腔体出口通道的宽度均不超过混合腔室的宽度。狭窄的混合腔体通道入口和混合腔体出口通道内的流体流量被压缩、产生收敛作用，导致流体在混合腔体入口通道和混合腔体出口通道内速度增加，形成射流，并以射流的方式流入或流出混合腔室。以射流方式流入混合腔室的流体与混合腔室的尖角结构相互作用诱导流体在混合腔室内发生膨胀涡旋、产生发散作用，促使流体发生剧烈扰动。

在②情况下，若：且0＜W₃≤d

结构单元M₀的顶角与左右相邻结构单元M₁和M₂之间形成两个连体混合腔体结构，两个连体混合腔体由一个入口通道、一个出口通道、两个混合腔室和一个平面过渡通道组成，平面过渡通道是由过结构单元M₀顶点且法线垂直于M₀对称轴的平面与流体混合通道以及M₁和M₂之间的空隙围成的空间结构；混合腔体入口通道、混合腔体出口通道和平面过渡通道的宽度均不超过混合腔室的宽度。狭窄的混合腔体入口通道、混合腔体出口通道和平面过渡通道内流体流量被压缩、产生收敛作用，导致流体在混合腔体入口通道、平面过渡通道和混合腔体出口通道的速度增加、形成射流，并以射流的方式流入第一混合腔室、第二混合腔室或流出第二混合腔室。以射流方式流入混合腔室的流体与混合腔室的尖角结构相互作用诱导流体在混合腔室内发生膨胀涡旋、产生发散作用，促使流体发生剧烈扰动。

vi)由于结构单元M₀与其左右相邻的结构单元M₁和M₂交错布置，使结构单元M₀左右两侧的通道宽度呈现周期性变化，形成收敛-发散腔体结构；收敛-发散腔体结构诱导流体发生周期性收敛-发散的流量变化，通过收敛-发散作用与混合腔体结构的尖角作用改变不同成分流体的空间分布。

所述的收敛-发散腔体结构与混合腔体结构组成一级收敛-发散混合单元，一级收敛-发散混合单元重复排列，形成具有多级收敛-发散混合功能的流体通道。

所述的结构单元M₁和M₂的位置关于M₀轴线对称或不对称。

所述的结构单元为独立的多边形结构，被重复嵌入到流体混合通道内或由流体混合通道的通道壁向内凹陷形成的多边形结构。

所述的流体入口通道由多个流体入口分支通道组成，各流体入口分支通道的一端与流体混合通道相连接，另一端与流体入口相连；入口分支通道的个数N≥2，由被混合流体的数目决定。该混合器适合多种不同液体之间的快速高效混合。

所述的微混合器由聚二甲基硅氧烷材料加工制成。

本发明的有益效果如下：

本发明利用特殊的几何结构得到一种应用于低扩散系数流体的被动式收敛-发散微混合。该混合器在流体混合通道重复设置多边形的结构单元。多边形结构单元之间交错布置，从而在多边形结构单元的齿形边两侧形成收敛-发散腔体结构以及在多边形结构单元的顶端形成混合腔体结构。收敛-发散腔体结构诱导流体发生周期性变化，形成收敛-发散的流量变化，通过收敛-发散作用与混合腔体结构的尖角作用诱导流体在通道内产生除扩散机制之外的其他多种混合机制，例如流体翻转、扭转、涡旋、横向流以及混沌对流等。在多种混合机制共同作用、流体在混合通道内产生二次流、横向流动、顺时针和逆时针流动等组合流动，充分改变了不同成分流体之间的空间分布；本发明的收敛-发散腔体结构与混合腔体结构组成一级收敛-发散混合单元，一级收敛-扩散混合单元重复排列构成具有多级收敛-发散混合功能的流体通道。

本发明具有宽雷诺数应用范围，在极短时间内可实现低扩散流体之间的高效混合；本发明为单层结构，加工制作简单，成本低，集成度高。

附图说明

图1是含有一个波峰结构的微混合器平面结构示意图；

图2是三角波曲线A、B的波峰与通道壁相交，相邻结构单元之间含有一个混合腔体结构的微混合器平面结构示意图；

图3是三角波曲线A、B的波峰与通道壁相交，相邻结构单元之间含有两个连体混合腔体结构的微混合器平面结构示意图；

图4是三角波曲线A、B的波谷与通道壁相交，相邻结构单元之间含有一个混合腔体结构的微混合器平面结构示意图；

图5是三角波曲线A、B的波谷与通道壁相交，相邻结构单元之间含有两个连体混合腔体结构的微混合器平面结构示意图；

图6是结构单元为嵌入式结构的微混合器平面结构示意图；

图7是结构单元重复排列形成的具有多级收敛-发散混合通道的微混合器平面结构示意图；

图8(a)和图8(b)分别是Re＝1时含有一个波峰结构的微混合器内的流线分布图和横截面速度分布图；

图9(a)和图9(b)分别是Re＝10时含有一个波峰结构的微混合器内流线分布图和横截面速度分布图；

图10(a)和图10(b)分别是Re＝20时含有一个波峰结构的微混合器内流线分布图和横截面速度分布图；

图11(a)和图11(b)分别是Re＝50时含有一个波峰结构的微混合器内流线分布图和横截面速度分布图；

图12(a)和图12(b)分别是Re＝100时含有一个波峰结构的微混合器内流线分布图和横截面速度分布图；

图13是含有一个波峰结构的微混合器在不同雷诺数下的混合效率图。

图1中：1、2为两个流体入口；3、4为两个流体入口分支通道；5为流体混合通道；6为混合腔体入口通道；7为混合腔体出口通道；8为混合腔室；9为流体出口；L为结构单元的对称轴；A与B分别为三角波曲线；C为三角波曲线A与B的交点；a与b为通道壁；d为波峰之间的距离；M₀、M₁、M₂为三个结构单元；W₀为三角波曲线A与B之间关于对称轴L对称波峰之间的纵向距离；W₁为三角波曲线A与B之间关于对称轴L对称波谷之间的纵向距离；W₂为结构单元的顶角与对面通道壁之间的横向距离；W₃为结构单元M₀的顶角边与结构单元M₁中相邻平行边之间的垂直距离。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

本发明提出一种用于低扩散系数流体的被动式收敛-发散微混合器，该混合器利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)为材料加工而成，首先通过光刻法将掩模版上的通道结构图形转移到单晶体硅片上得到阳模；然后将PDMS原液与固化剂按照10:1的比例混合均匀，利用真空干燥箱将PDMS混合液中的气泡排出后涂于模具上，再次抽真空排除模具上的气泡，接着在80℃的恒温下加热两个小时；最后在无水乙醇中将经过加热固化后PDMS从单晶体硅片剥离，接着用去离子水清洗、用氮气吹干备用。将PDMS阴模与洁净的玻璃片用氧等离子处理后进行永久性键合。

如图1所示的是一种用于低扩散系数流体的被动式收敛-发散微混合器。两种液体同时从两个流体入口1、2处流入，分别经过两个流体入口分支通道3、4到达流体混合通道5，随后流体流入主通道，由于流体混合通道5顶部挡板结构的阻挡作用迫使流体向右下角方向流动，流入混合腔体入口通道6。混合腔体入口通道6具有较窄的结构，不仅压缩了了流体流量，而且增加了流体流动的速度，形成射流。除此之外，流体与结构单元的尖角结构相互作用，诱导流体在混合腔体入口通道6内同时形成顺时针和逆时针的横行涡旋流动，表明了流体流在同一空间内被分流、重组以及扭转。在混合腔室8内，射流与腔体壁相互作用诱导流体产生膨胀涡旋，流体产生更加强烈的扰动，与混合腔体出口通道7相互作用，诱导流体产生流体翻转、扭转、涡旋、横向流以及混沌对流，进而使得流体之间发生强烈的扰动，充分改变流体的空间分布，极大增强了微混合器的混合性能，最后流体从流体出口通道的流体出口9中流出。混合腔体入口通道6和混合腔体出口通道7具有收敛作用。

图1～图7为不同结构的微混合器平面结构示意图。

选取五个典型的雷诺数(Re＝1、10、20、50、100)下的数值计算结果。如图8(a)和图8(b)所示，在雷诺数Re＝1时，流体在微通道内并未形成翻转、扭转等混合机制，只在横向上产生微弱的涡流。此时缓慢且低效的扩散机制在该混合进程中占主导地位，几何结构的优势并未显现出来。

随着雷诺数的增加，流体流速也随之逐渐增大，几何结构所带来的优势逐渐凸显出来，正如图9(a)和图9(b)所示，当雷诺数增加到10时，从流线轨迹可以清楚的看出，流体翻转已经在收敛-发散通道内形成。在横向截面图明显形成顺时针和逆时针的涡旋流动，这种现象充分改变了流体的空间分布状态，进一步增加流体之间的扰动。当Re逐渐增加到20时，如图10(a)和图10(b)所示流体翻转、涡旋、扭转等混合机制逐渐产生，横向涡流进一步加强、混合效率再次被提升。

当雷诺数增加到50和100时，流体流速也随之变得更大，对微通道内挡板的冲击力度更大。从图图11(a)和图11(b)、图12(a)和图12(b)中的流线轨迹中可以看出，流体翻转、涡旋、扭转进一步改变了流体的空间分布。从横向截面图可以看出，涡流中心发生移动，逐渐被横向平流和对流代替，并且可以明显看出随着雷诺数的增加、流体扰动更加剧烈，进一步提升了微混合器的混合性能。

图13显示的是微混合器出口横截面处的混合效率图。在低雷诺曼数下，扩展机制在混合进程中占据主导地位，混合效率相对较低，随着雷诺数的增加，流体翻转、扭转、涡旋、横向流以及混沌对流等混合机制逐渐产生，多种混合机制共同作用进一步加强了微混合器的混合性能。值得注意的是，图13展示的是扩散系数数量级为10^-13时的混合效率图，对于大多数生化实验，样品的扩散系数的数量级10^-10。这使得该混合器在保证具有较高混合效率的前提下，具有更加广泛的应用领域。

Claims (10)

1.一种用于低扩散系数流体的被动式收敛-发散微混合器，其特征在于，所述的用于低扩散系数流体的被动式收敛-发散微混合器主要由流体入口通道、流体混合通道、流体出口通道和多个多边形的结构单元组成；多个多边形结构单元依次布设在流体混合通道中；流体从流体入口进入流体入口通道，然后在流体混合通道中混合，依次经过多个多边形的结构单元的收敛和发散后，从出口通道的流体出口流出；

所述的结构单元，在流体混合通道的俯视图中具有如下结构：

i)结构单元为轴对称结构且对称轴L垂直于流体混合通道中心线；

ii)结构单元由两条三角波曲线A、B和一条底边组成；两条三角波曲线A、B分别沿对称轴L方向行进且交于对称轴上一点C，形成的尖角作为结构单元的顶角；A与B关于L对称；

iii)三角波曲线A、B与通道壁之间围成的封闭结构构成结构单元，其中结构单元的底与通道壁相交，三角波曲线A与B构成结构单元的两个齿形边，相对于对称轴向外凸的齿构成波峰，相对于对称轴向内凹的齿构成波谷；

iv)在流体混合通道中相邻的两个结构单元的底分别位于流体混合通道的相对的通道壁上，相对于流体混合通道的中心线形成相互倒置的交错排列；

v)对称轴L的方向为纵向，垂直于对称轴L的方向为横向；三角波曲线A与B中相邻波峰之间的纵向距离为d；三角波曲线A与B之间关于对称轴L对称波峰之间的横向距离为W₀，波谷之间的横向距离为W₁；设位于通道壁一侧的任一个结构单元为M₀，位于对面通道壁的与M₀相邻的两个结构单元分别为M₁、M₂，且M₀、M₁和M₂结构相同；M₀、M₁和M₂三者交错布置在流体混合通道内的两侧，M₀的顶角与M₁和M₂之间的空隙相对，三者间的位置关系遵循如下规则：

①若结构单元M₀的三角波曲线A、B的波峰与通道壁a相交，则结构单元M₀的底宽为W₀，结构单元M₀的顶角与通道壁b之间的纵向距离为W₂；底边与通道壁b相交的结构单元M₁和M₂分别布置在结构单元M₀的左右两侧；结构单元M₀的顶角边与结构单元M₁和M₂中相邻平行边之间的垂直距离为W₃；

在①情况下，若：且0＜W₃≤d

结构单元M₀的顶角与左右相邻结构单元M₁和M₂之间形成一个混合腔体结构，混合腔体结构由一个入口通道、一个出口通道和一个混合腔室组成，混合腔体入口通道和混合腔体出口通道分别是由结构单元M₀的顶角边与结构单元M₁和M₂中相邻平行边组成，混合腔室是由结构单元M₀的顶角与结构单元M₁和M₂中相邻的波峰以及M₁和M₂之间的空隙围成的空间结构，混合腔体入口通道与混合腔体出口通道宽度均不超过混合腔室的宽度；

在①情况下，若：且

结构单元M₀的顶角与左右相邻结构单元M₁和M₂之间形成两个连体混合腔体结构，两个连体混合腔体由一个入口通道、一个出口通道、两个混合腔室和一个平面过渡通道组成；平面过渡通道是由过结构单元M₀顶点且法线垂直于M₀对称轴的平面与流体混合通道以及M₁和M₂之间的空隙围成的空间结构；混合腔体入口通道、混合腔体出口通道和平面过渡通道的宽度均不超过混合腔室的宽度；

②若结构单元M₀的三角波曲线A、B的波谷与通道壁a相交，则结构单元M₀的底宽为W₁，结构单元M₀的顶角与通道壁b之间的纵向距离为W₂；底边与通道壁b相交的结构单元M₁和M₂分别布置在结构单元M₀的左右两侧；结构单元M₀的顶角边与结构单元M₁和M₂中相邻平行边之间的垂直距离为W₃；

在②情况下，若：且

结构单元M₀的顶角与左右相邻结构单元M₁和M₂之间形成一个混合腔体结构，混合腔体结构由一个入口通道、一个出口通道和一个混合腔室组成；混合腔体入口通道和混合腔体出口通道分别是由结构单元M₀的顶角边与结构单元M₁和M₂中相邻平行边组成，混合腔室是由结构单元M₀的顶角与结构单元M₁和M₂中相邻波谷及M₁和M₂之间的空隙围成的空间结构，混合腔体入口通道与混合腔体出口通道的宽度均不超过混合腔室的宽度；

在②情况下，若：且0＜W₃≤d

结构单元M₀的顶角与左右相邻结构单元M₁和M₂之间形成两个连体混合腔体结构，两个连体混合腔体由一个入口通道、一个出口通道、两个混合腔室和一个平面过渡通道组成，平面过渡通道是由过结构单元M₀顶点且法线垂直于M₀对称轴的平面与流体混合通道以及M₁和M₂之间的空隙围成的空间结构；混合腔体入口通道、混合腔体出口通道和平面过渡通道的宽度均不超过混合腔室的宽度；

vi)由于结构单元M₀与其左右相邻的结构单元M₁和M₂交错布置，使结构单元M₀左右两侧的通道宽度呈现周期性变化，形成收敛-发散腔体结构；收敛-发散腔体结构诱导流体发生周期性收敛-发散的流量变化，通过收敛-发散作用与混合腔体结构的尖角作用改变不同成分流体的空间分布。

2.根据权利要求1所述的一种用于低扩散系数流体的被动式收敛-发散微混合器，其特征在于，所述的收敛-发散腔体结构与混合腔体结构组成一级收敛-发散混合单元，一级收敛-发散混合单元重复排列，形成具有多级收敛-发散混合功能的流体通道。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于低扩散系数流体的被动式收敛-发散微混合器，其特征在于，所述的结构单元M₁和M₂的位置关于M₀轴线对称或不对称。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于低扩散系数流体的被动式收敛-发散微混合器，其特征在于，所述的结构单元为独立的多边形结构，被重复嵌入到流体混合通道内或由流体混合通道的通道壁向内凹陷形成的多边形结构。

5.根据权利要求3所述的一种用于低扩散系数流体的被动式收敛-发散微混合器，其特征在于，所述的结构单元为独立的多边形结构，被重复嵌入到流体混合通道内或由流体混合通道的通道壁向内凹陷形成的多边形结构。

6.根据权利要求1、2或5所述的一种用于低扩散系数流体的被动式收敛-发散微混合器，其特征在于，所述的流体入口通道由多个流体入口分支通道组成，各流体入口分支通道的一端与流体混合通道相连接，另一端与流体入口相连；入口分支通道的个数N≥2，由被混合流体的数目决定。

7.根据权利要求3所述的一种用于低扩散系数流体的被动式收敛-发散微混合器，其特征在于，所述的流体入口通道由多个流体入口分支通道组成，各流体入口分支通道的一端与流体混合通道相连接，另一端与流体入口相连；入口分支通道的个数N≥2，由被混合流体的数目决定。

8.根据权利要求4所述的一种用于低扩散系数流体的被动式收敛-发散微混合器，其特征在于，所述的流体入口通道由多个流体入口分支通道组成，各流体入口分支通道的一端与流体混合通道相连接，另一端与流体入口相连；入口分支通道的个数N≥2，由被混合流体的数目决定。

9.根据权利要求1、2、5、7或8所述的一种用于低扩散系数流体的被动式收敛-发散微混合器，其特征在于，所述的微混合器由聚二甲基硅氧烷材料加工制成。

10.根据权利要求6所述的一种用于低扩散系数流体的被动式收敛-发散微混合器，其特征在于，所述的微混合器由聚二甲基硅氧烷材料加工制成。