圖1：一種微流體恒化裝置，展示了可以包含在非常小的尺寸內(nèi)的高密度微流體通道。來自Balagaddé等人的圖片 “長期監(jiān)測在微型恒溫器中進(jìn)行程序化群體控制的細(xì)菌。
近幾十年來，微流控技術(shù)的出現(xiàn)為連續(xù)流技術(shù)提供了前所未有的精確度，為從生物分析和化學(xué)合成到光學(xué)和信息技術(shù)等各個領(lǐng)域提供了新的能力[1]。由聚合物，玻璃，硅，金屬和其他材料制成的微流體裝置（見圖1）通過幾何控制的環(huán)境處理小體積的流體，通常分為不同的子單元，如反應(yīng)器，混合器和檢測器[2]。微流體在這些領(lǐng)域的獨特優(yōu)勢在于其一些基本特征。它的特點是層流（見圖2），或具有低雷諾數(shù)（R e，表明慣性力對流體中的粘性力的相對重要性），這有助于消除系統(tǒng)中可能由流體湍流引起的任何回混[3]。圖3示出了說明微流體裝置中的層流促進(jìn)的基于擴散的混合的示意圖。
圖2：Schlieren靜止腔內(nèi)蠟燭上方空氣流動的圖像。該流動起始于羽流底部附近的層流，但很快轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鳎诓煌睦字Z數(shù)下提供了不同流動狀態(tài)的良好可視化。來自Hargather等人的圖片 “采暖和通風(fēng)的面向背景的紋影顯示：HVAC-BOS”
圖3：示意圖顯示了流體流X和Y 彼此相鄰的層流 ，由此發(fā)生的唯一混合是通過擴散。兩股流的接觸時間決定了發(fā)生混合的量。來自Beebe等人的圖像 “物理學(xué)和微流體在生物學(xué)中的應(yīng)用 ”。
盡管微流控技術(shù)已經(jīng)在生物學(xué)研究領(lǐng)域得到了較長時間的建立，如細(xì)胞培養(yǎng)研究[12]，聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）診斷工具[13]，甚至整個器官系統(tǒng)的模擬[14]，但其在化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用還很遙遠(yuǎn)。雖然情況可能如此，但是微流控在化學(xué)中的應(yīng)用存在著固有的優(yōu)勢，主要基于尺度相關(guān)的傳熱傳質(zhì)過程[16]。小的長度尺度導(dǎo)致高的表面積與體積比，這允許整個反應(yīng)位點的更高的熱均勻性和快速的熱傳遞，而層流狀態(tài)可導(dǎo)致化合物在兩個界面處的擴散控制反應(yīng)流體流[17]。這篇綜述旨在概述微流體在化學(xué)中的應(yīng)用（即微反應(yīng)器），包括其優(yōu)點的闡述，其在工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的當(dāng)前使用，其面臨的挑戰(zhàn)以及未來的潛力。在使用微流體的化學(xué)合成文獻(xiàn)中有一些杰出的評論，如Elvira的“化學(xué)合成中的微流控反應(yīng)器技術(shù)的過去，現(xiàn)在和潛力” 等人。這篇評論依賴于那里提供的許多資源。
圖4：顯示由于微流體裝置中特別設(shè)計的通道幾何形狀而在油中形成水滴的圖像。（a）顯示水流通過狹窄的通道夾點時存在較薄的流體流。（b）示出了在水流停止之后，夾點中的水變得不穩(wěn)定并且開始中斷水的連續(xù)性。（c）顯示了所形成的單分散水滴的形成。Wu等人的圖片 “靜態(tài)條件下微通道中液滴的形成”。
正如人們可以預(yù)料的那樣，當(dāng)使用少量的材料時 - 就像與批量化學(xué)反應(yīng)相比（見圖5）的微流體技術(shù)一樣 - 可以節(jié)省大量成本。當(dāng)使用有限的可用性或成本過高的試劑時，情況可能如此，或者當(dāng)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)是為了收集信息而不是合成可用的最終產(chǎn)品時尤其如此。微反應(yīng)器的精確和有針對性的性質(zhì)可以通過使用更小的試劑量獲得與其批量系統(tǒng)計數(shù)器部件相同數(shù)量的信息或甚至更多的信息[19] [20]。與常規(guī)流動反應(yīng)器相比，小型反應(yīng)器還具有占地面積小的實際優(yōu)點，并且比宏觀反應(yīng)器小[21]，部分原因是更有效的微流體傳熱所需的較小的熱交換設(shè)備[22]。圖6提供了以微流體可用的小規(guī)模進(jìn)行的化學(xué)合成反應(yīng)的實例。
圖5：標(biāo)準(zhǔn)非連續(xù)間歇式反應(yīng)器的圖示，其中試劑加入到反應(yīng)器中，在葉輪攪拌下反應(yīng)，然后在過程結(jié)束時提取產(chǎn)物。來自Lichtarowicz的圖片 “化學(xué)反應(yīng)堆”在線
化學(xué)和生物反應(yīng)常常是這樣，根據(jù)反應(yīng)的當(dāng)?shù)貤l件，可以從給定的一組試劑中產(chǎn)生多種產(chǎn)物。通過控制微流體給予的這些條件，如溫度和停留時間[23]，可以通過給定的反應(yīng)產(chǎn)生多種單獨的化合物，因此可以選擇性地以高精度產(chǎn)生。
![圖6：用于合成2-脫氧-2- [18 F]氟-D-葡萄糖（[18 F] FDG）的微流體反應(yīng)器。請注意相應(yīng)標(biāo)簽的設(shè)備的子單元?？梢钥闯?，該設(shè)備的整個占地面積幾乎不大于硬幣。Lee等人的圖片 “使用集成微流體的放射性標(biāo)記成像探針的多步合成”。](http://www.yy1788.com/upload/201806/1530148291644185.jpg "圖6：用于合成2-脫氧-2- [18 F]氟-D-葡萄糖（[18 F] FDG）的微流體反應(yīng)器。請注意相應(yīng)標(biāo)簽的設(shè)備的子單元?？梢钥闯?，該設(shè)備的整個占地面積幾乎不大于硬幣。Lee等人的圖片 “使用集成微流體的放射性標(biāo)記成像探針的多步合成”。")
圖6：用于合成2-脫氧-2- [18 F]氟-D-葡萄糖（[18 F] FDG）的微流體反應(yīng)器。請注意相應(yīng)標(biāo)簽的設(shè)備的子單元?？梢钥闯?，該設(shè)備的整個占地面積幾乎不大于硬幣。Lee等人的圖片 “使用集成微流體的放射性標(biāo)記成像探針的多步合成”。
關(guān)于微流控反應(yīng)器和分散反應(yīng)器的相對反應(yīng)時間，有幾個基本的因素限制了在所有方面進(jìn)行直接比較的能力。為了確保所需的反應(yīng)已經(jīng)完成[3]，批量反應(yīng)通常需要超過達(dá)到反應(yīng)平衡點所需的時間。另一方面，微反應(yīng)器可以更容易地進(jìn)行優(yōu)化和密切監(jiān)測（見圖7），不會超過達(dá)到反應(yīng)終點所需的時間，因此據(jù)報道具有比批量反應(yīng)器更高的時空產(chǎn)率[25 ]。因此，即使限速反應(yīng)速率不變，微流體反應(yīng)器也可以提高效率，進(jìn)而實現(xiàn)更快的化學(xué)過程。質(zhì)量限制反應(yīng)的比率。
圖7：設(shè)計用于在893cm-1（a）和882cm-1（b）的拉曼譜帶處合成乙酸乙酯的微流體裝置的拉曼強度的3D圖。用這種技術(shù)可以密切監(jiān)測試劑（乙酸和乙醇）的位置，在感興趣的位置，例如此處提供的T形接頭。來自Fletcher等人的圖片 “使用倒置拉曼顯微分光計監(jiān)測微反應(yīng)器內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)。”
此外，微流體裝置中的化學(xué)反應(yīng)可以比以前更安全的安全性進(jìn)行，并且具有處理小尺度高壓和高溫的能力[27]。由于在微反應(yīng)器中僅使用少量試劑的事實，可以相對容易地緩解特別易反應(yīng)，易爆或有毒的反應(yīng)[24]。此外，放熱反應(yīng)可以更安全地進(jìn)行，由于高表面積與體積比以及它所帶來的快速傳熱。
與微反應(yīng)器的擴大（即增加它們的特征尺寸以提高產(chǎn)量），微流體的真正優(yōu)勢在于“擴大”這些系統(tǒng)（參見圖8）。而不是增加微反應(yīng)器的尺寸，縮放只是表示為了產(chǎn)生并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)而增加微反應(yīng)器的數(shù)量[29]。其優(yōu)點來自這樣一個事實，即通過使用多個相同尺寸的反應(yīng)器，每一個反應(yīng)器在每個反應(yīng)器中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)在任何水平上都保持不變[30]。這種方法還允許在研究和工業(yè)應(yīng)用之間方便地使用相同的反應(yīng)器，這將在下面進(jìn)一步闡述[31]。
圖8：縮小微反應(yīng)器的概念的可視化而不是向上，以保持單個器件的尺寸依賴性優(yōu)點和化學(xué)性質(zhì)。
從可持續(xù)性的角度來看，微流體應(yīng)該不被忽視，并且由于成本的降低往往與可持續(xù)性并行發(fā)生，所以對工業(yè)特別具有吸引力[32]。在這里，微流體表現(xiàn)出的特有的高表面積與體積比再次證明是有益的，從而減少了有效滿足反應(yīng)熱需求所需的能量數(shù)量（見圖9）[33]。如上所述，微流體反應(yīng)的選擇性增加可以排除不需要的反應(yīng)產(chǎn)物，以及更有效地回收有用的試劑，同時減少過濾，從而使試劑消耗最少。
圖9：用于PCR微流體裝置的微熱控制單元的紅外圖像，尺寸為5.2mm x 5.2mm，表明高度局部化的熱控制，并且因此使用微流體可以實現(xiàn)節(jié)能。Wang等人的圖片 “用于DNA擴增和檢測的小型化定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)系統(tǒng)”。
毫無疑問，微流控技術(shù)可以實現(xiàn)廣泛的化學(xué)過程，但其更普遍實施的主要障礙主要在于：它被視為一種有利的技術(shù)，可能不僅僅是替代技術(shù)。微流體技術(shù)在化學(xué)領(lǐng)域的許多發(fā)展都來自在較大尺度上相當(dāng)困難或危險的應(yīng)用[36]，其中微反應(yīng)器的使用可以繞過常規(guī)工藝條件中存在的某些限制[25]。另一方面，對于那些沒有問題危險的反應(yīng)或那些以慢反應(yīng)速率為主的反應(yīng)（而不是受到傳熱或傳質(zhì)速率的限制）[15]，微流體給予的優(yōu)點變得不那么明顯，或者事實上并非如此-existent。同樣的，那些利用重力和浮力等體積力（如蒸餾，離心和相分離）的反應(yīng)可能比與微流體一體化更適合于大規(guī)模操作[3]。即使在某些工藝的微流控方法在速度，通量和分析效率方面具有優(yōu)勢，如果在現(xiàn)有實踐中沒有明顯限制，那么很少有人選擇采用微流體來代替熟悉的使用傳統(tǒng)技術(shù)的易用性[37 ]。因此，微流體技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)在于獲得研究界和工業(yè)界的認(rèn)可，即微流體技術(shù)在比目前使用的領(lǐng)域更廣泛的領(lǐng)域是適用和優(yōu)越的。離心和相分離）可能比微流體集成更適合于大規(guī)模操作[3]。即使在某些工藝的微流控方法在速度，通量和分析效率方面具有優(yōu)勢，如果在現(xiàn)有實踐中沒有明顯限制，那么很少有人選擇采用微流體來代替熟悉的使用傳統(tǒng)技術(shù)的易用性[37 ]。因此，微流體技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)在于獲得研究界和工業(yè)界的認(rèn)可，即微流體技術(shù)在比目前使用的領(lǐng)域更廣泛的領(lǐng)域是適用的和優(yōu)越的。離心和相分離）可能比微流體集成更適合于大規(guī)模操作[3]。即使在某些工藝的微流控方法在速度，通量和分析效率方面具有優(yōu)勢，如果在現(xiàn)有實踐中沒有明顯限制，那么很少有人選擇采用微流體來代替熟悉的使用傳統(tǒng)技術(shù)的易用性[37 ]。因此，微流體技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)在于獲得研究界和工業(yè)界的認(rèn)可，即微流體技術(shù)在比目前使用的領(lǐng)域更廣泛的領(lǐng)域是適用和優(yōu)越的。即使在某些工藝的微流控方法在速度，通量和分析效率方面具有優(yōu)勢，如果在現(xiàn)有實踐中沒有明顯的限制，那么很少有人選擇采用微流體來代替熟悉的使用傳統(tǒng)技術(shù)的易用性[37 ]。因此，微流體技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)在于獲得研究界和工業(yè)界的認(rèn)可，即微流體技術(shù)在比目前使用的領(lǐng)域更廣泛的領(lǐng)域是適用和優(yōu)越的。即使在某些工藝的微流控方法在速度，通量和分析效率方面具有優(yōu)勢，如果在現(xiàn)有實踐中沒有明顯限制，那么很少有人選擇采用微流體來代替使用常規(guī)技術(shù)的熟悉易用性[37 ]。因此，微流體技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)在于獲得研究界和工業(yè)界的認(rèn)可，即微流體技術(shù)在比目前使用的領(lǐng)域更廣泛的領(lǐng)域是適用和優(yōu)越的。
圖10：使用氣體和液體的多相微流體應(yīng)用實例。（a）示出了便于從氣體線形成氣泡的流動聚焦裝置的示意圖。（b）顯示了使用所描述的流動聚焦方法產(chǎn)生單分散氣泡的泡沫。（c）顯示了使用氣泡來增強兩種液體的混合。來自Whitesides的圖片“微流體的起源和未來”
多相反應(yīng)（固體，液體，氣體等之間的反應(yīng) - 見圖10）長期以來一直為微流體提出挑戰(zhàn)。微流體反應(yīng)固有的高表面積與體積比對于多相反應(yīng)具有很大的潛在優(yōu)勢，但特別是固體試劑堵塞的并發(fā)癥一直備受關(guān)注[38]。盡管通過基于液滴的微流體（參見圖11）[39]以及使用非牛頓多相微流體系統(tǒng)[40]的材料合成微米和納米顆粒已經(jīng)取得了更多的進(jìn)展，但是用于連續(xù)流動反應(yīng)相對較大的固體顆粒仍然很難（即顆粒的大小范圍為通道直徑的0.01-0.1倍）。
圖11：顯示通過氯化鐵溶液液滴與氫氧化銨液滴在通道旁邊的電極施加的電場的影響下形成氧化鐵納米顆粒的圖像。來自Frenz等人的圖片 “用于合成磁性氧化鐵納米粒子的基于液滴的微反應(yīng)器”
圖12：顯示使用濕法蝕刻和熔融粘合方法的基于玻璃的微流體芯片的制造工藝的圖示。Lin等人的圖片 “在鈉鈣玻璃上制造微流體系統(tǒng)的快速成型過程。”
微流控芯片材料的選擇主宰其功能[43]。雖然這為操作員提供了多種選擇，但諸如成本，制造復(fù)雜性和涉及試劑的適用性等因素對每種材料都有明顯的優(yōu)缺點。對于有機化學(xué)應(yīng)用而言，聚二甲基硅氧烷（PDMS）制成的芯片由于其低成本和便于原型制造而通常使用，因此不適合有機化學(xué)高通量工業(yè)應(yīng)用，因為有機溶劑可溶脹PDMS [44]。由玻璃（見圖12），聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），環(huán)烯烴共聚物（COC），聚四氟乙烯或氟化乙烯丙烯（FEP）制成的芯片與開發(fā)較低成本的制造技術(shù)相結(jié)合，在更長時間范圍內(nèi)的化學(xué)應(yīng)用范圍[45]。
使用單個或少量微流體反應(yīng)器的明顯局限性是生產(chǎn)量能力。當(dāng)只涉及非常少量的試劑時，僅會產(chǎn)生少量的產(chǎn)品。盡管通過縮小微流體系統(tǒng)[47]（參見第2.4節(jié)“微流體的擴散潛力”），這可以在一定程度上有效地側(cè)移，但這種在微尺度下工作的物理限制不容忽視。
非常類似于使用固體試劑時微流體的限制（參見第3.2節(jié)“微流控多相反應(yīng)”），當(dāng)反應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)物或副產(chǎn)物固體沉淀時，微粒聚集在微通道上墻壁會造成堵塞和災(zāi)難性的破壞[48]，[49]。因此，為了實現(xiàn)具有固體沉淀物的流動，需要開發(fā)諸如微通道表面改性（參見圖13）和氣/液“段塞流”的解決方案。
圖13：在用聚四氟乙烯（PTFE）鈍化壁的微型反應(yīng)器中合成的膠體二氧化硅顆粒的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像，以防止顆粒沉積。比例尺代表1μm。來自Khan等人的圖片 “膠體二氧化硅的微流體合成”
由于以上討論的微流體技術(shù)的許多益處，許多源自與熱量和質(zhì)量傳遞的尺度相關(guān)的過程，微反應(yīng)器已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在各種學(xué)術(shù)和工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，諸如納米材料[50]的合成，天然產(chǎn)物[ 51]和各種小分子藥物和藥物（見圖14）[37]，[52]。雖然到目前為止，微流體學(xué)在學(xué)術(shù)環(huán)境中更常用，但它們在工業(yè)上的應(yīng)用還在不斷擴大。本部分旨在深入探討研究和工業(yè)中已應(yīng)用的眾多應(yīng)用，這些應(yīng)用已擴展至上述化學(xué)微流體的基本優(yōu)勢。
圖14：用于合成G蛋白偶聯(lián)受體調(diào)節(jié)化合物的微流控芯片。來自Rodrigues等人的圖片 “通過微流體系統(tǒng)獲得新的化學(xué)實體。”
如上所述，與微流體相關(guān)的化學(xué)材料的相對較小的長度和數(shù)量顯著地減輕了圍繞有害物質(zhì)和放熱反應(yīng)的風(fēng)險。使用傳統(tǒng)的間歇式反應(yīng)器很難將這些危險特性的反應(yīng)擴大到工業(yè)水平?？紤]到這一點，一個研究中進(jìn)行的比較的轉(zhuǎn)化的生命周期評估米 -bromoanisole成米在連續(xù)的微反應(yīng)器和半連續(xù)批式反應(yīng)器-anisaldehyde（高度放熱的兩步轉(zhuǎn)換），發(fā)現(xiàn)該米茴香醛的產(chǎn)量隨著反應(yīng)器尺寸的減小而降低，事實上，由于微反應(yīng)器具有優(yōu)越的傳熱特性，宏觀反應(yīng)器所需的低溫系統(tǒng)可以省去[53]。
通過類似的推理，微流體被發(fā)現(xiàn)在放射化學(xué)合成中非常有用。用于正電子發(fā)射斷層掃描（PET）的放射性示蹤劑表現(xiàn)出較短的半衰期，因此具有高放射性，這意味著它們必須迅速合成，并且在屏蔽環(huán)境中以保持診斷用途的活性[37]。微反應(yīng)器以其快速且容易包含的反應(yīng)，因此在合成PET示蹤劑方面變得非常有效（參見圖15）[54]，[55]。除了用常規(guī)手段難以完成的反應(yīng)之外，推動微流體工業(yè)更廣泛的工業(yè)應(yīng)用的另一因素是它們的發(fā)展將用于否則將是不可能的反應(yīng)。
圖15：體內(nèi)使用的微流體反應(yīng)器合成的PET放射性示蹤劑的微CT圖像（在小鼠中）。Lee等人的圖片 “使用集成微流體的放射性標(biāo)記成像探針的多步合成”。
由于它們對微流體環(huán)境中程序化變化的快速響應(yīng)時間，微反應(yīng)器對于執(zhí)行反應(yīng)優(yōu)化是理想的。例如，反應(yīng)優(yōu)化可以包括映射反應(yīng)相空間，通過改變反應(yīng)因素（例如溫度，試劑濃度和停留時間），然后快速采樣產(chǎn)物形成以接近實時以確定反應(yīng)的最佳條件（見圖16）。
圖16：用于反應(yīng)優(yōu)化的微流控反應(yīng)器，其中改變反應(yīng)溫度，試劑濃度和停留時間以確定糖基化反應(yīng)的最佳反應(yīng)條件。降低了由硅和派熱克斯制成的整個芯片。b顯示芯片的設(shè)計，采用三個供體，受體和活化劑入口，隨后將其混合并使其反應(yīng)，在反應(yīng)結(jié)束時加入淬火劑。Ratner等人的圖片 “有機化學(xué)中基于微反應(yīng)器的反應(yīng)優(yōu)化 - 糖基化作為挑戰(zhàn)”。
商用微流體裝置的持續(xù)增長[58]有助于縮小相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究和工業(yè)應(yīng)用之間的差距。微流體裝置的商業(yè)可用性允許研究人員使用這種強大的技術(shù)，而無需制造這些裝置本身所需的技術(shù)技能和經(jīng)驗。此外，如上所述，任何在學(xué)術(shù)環(huán)境中使用微流體技術(shù)開發(fā)的化學(xué)工藝都可以很容易地用于工業(yè)用途，這是因為兩種設(shè)置都可以使用相同的商業(yè)化微流控平臺[3]。
與傳統(tǒng)實驗室技術(shù)相比，微型反應(yīng)器的擴展功能還有助于縮小研究與工業(yè)之間的差距。例如，通常在相對低的溫度和壓力下研究多相均相催化反應(yīng)，以便于在小環(huán)境下容易地進(jìn)行這些過程，而工業(yè)中的類似技術(shù)在高溫和高壓下進(jìn)行以使這些過程更經(jīng)濟(jì)[59]。微型反應(yīng)器能夠在與工業(yè)中使用的相同的高溫和高壓條件下工作，但在實驗室環(huán)境中很難達(dá)到小規(guī)模
基于液滴的微流體的最新發(fā)展已經(jīng)顯著影響了化學(xué)合成，微米和納米制造以及合成生物學(xué)[61]。這種微流體過程的替代方法涉及將流體流分成小的離散液滴，并提供消除泰勒分散效應(yīng)和隨后增加液滴傳輸容易性的附加益處（參見圖17）[62]。已經(jīng)顯示在液滴中進(jìn)行的反應(yīng)已經(jīng)顯著影響反應(yīng)動力學(xué)，顯示隨著液滴半徑減小[63]，增加的平衡和正向速率常數(shù)?；谝旱蔚募夹g(shù)，通過隔離微流體通道壁的反應(yīng)，還可以防止微流體通道污染，這在連續(xù)流動方法中可能會出現(xiàn)問題。
圖17：微流體微滴生成方法的示意圖。常見的流體動力學(xué)形成方法是（從上到下）T形接頭，流動聚焦和共流設(shè)置。常用的外部驅(qū)動方法涉及（從上到下）涉及使用電磁閥和氣動微型泵。來自Mashaghi等人的圖片 “液滴微流體：生物學(xué)，化學(xué)和納米技術(shù)的工具。”
有機光化學(xué)提供了更多可持續(xù)化學(xué)合成過程的潛力。通過實現(xiàn)具有高化學(xué)和量子產(chǎn)率的選擇性轉(zhuǎn)化[65]，并且在許多情況下不需要化學(xué)催化劑或活化基團(tuán)[66]，有機光化學(xué)有效地解決了綠色化學(xué)的原理[67]。然而，目前的技術(shù)通常涉及高能汞燈和間歇反應(yīng)器，難以耦合流體動力學(xué)，輻射傳輸，傳質(zhì)和光化學(xué)動力學(xué)等參數(shù)，這些方法存在很多工藝限制[65]。另一方面，連續(xù)流動微反應(yīng)器技術(shù)除了為化學(xué)工藝提供的優(yōu)勢外，還為光化學(xué)，包括更精確和有效地控制照射時間和更有效的光穿透[68]，[69]。例如，在使用UVC光將環(huán)戊烯和2,3-二甲基丁-2-烯加成為呋喃酮的[2 + 2] - 環(huán)加成連續(xù)流動研究中（見圖18），發(fā)現(xiàn)使用微反應(yīng)器導(dǎo)致與批次類似物相比，轉(zhuǎn)化速度更快，產(chǎn)品質(zhì)量得到提高。
![圖18：用能量有效的UV LED照射[2 + 2]光環(huán)加成反應(yīng)的光學(xué)反應(yīng)器](http://www.yy1788.com/upload/201806/1530148291112919.jpg "圖18：用能量有效的UV LED照射[2 + 2]光環(huán)加成反應(yīng)的光學(xué)反應(yīng)器")
圖18：用能量有效的UV LED照射[2 + 2]光環(huán)加成反應(yīng)的光學(xué)反應(yīng)器
自20世紀(jì)90年代初出現(xiàn)以來，微流體技術(shù)取得了重大進(jìn)展，并且在實現(xiàn)對其潛力的早期預(yù)測方面取得了很大進(jìn)展。由于其在微尺度上的操作，微流體顯示出高表面積與體積比，以允許快速傳熱和傳質(zhì)，并使其成為可以被精確控制和監(jiān)測的高效和安全化學(xué)反應(yīng)的理想選擇?；诨瘜W(xué)的目的（即以微反應(yīng)器形式）采用微流體的速度比其生物科學(xué)研究的速度慢，但是使微流體對生物學(xué)有利的特性也適用于化學(xué)。確實，化學(xué)微流體的潛力已經(jīng)在研究環(huán)境中得到了廣泛的證明，并且由于微反應(yīng)器可以輕易擴大的容易性，尤其是隨著現(xiàn)成的微流體工具變得越來越易于使用和成熟，在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用越來越多。它們已被證明對危險的化學(xué)反應(yīng)特別有用，這些化學(xué)反應(yīng)在較大規(guī)模時可能變得困難或不可能，但除此之外已經(jīng)表明大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)可以使用微流體以更高的效率進(jìn)行。
化學(xué)微流體的最新進(jìn)展主要集中在基于液滴的技術(shù)上，從而在芯片上產(chǎn)生高度單分散的液滴，合并和破壞它們，操縱它們的幾何形狀，化學(xué)成分和內(nèi)部流動剖面，所有這些都與原位監(jiān)測有關(guān)[61 ]。這些技術(shù)變得越來越復(fù)雜，通過強制液滴變成更大的液滴形成雙重或三重乳液微結(jié)構(gòu)的示范（見圖19）[72]。明顯的下一步是將這些主要的概念證明演示轉(zhuǎn)換為更高效的應(yīng)用程序。
圖19：一系列高度單分散三重乳液的光學(xué)顯微照片圖像，其具有受控數(shù)量的內(nèi)部和中部液滴，由擴展的毛細(xì)管微流體裝置產(chǎn)生。用200μm的比例尺顯示。Chu等人的圖像。“可控的單分散多重乳液”
盡管在微流體可能成為實驗室和工業(yè)中心更普遍的特征之前仍有工作要做，但它面臨的主要障礙實際上可能是它為某些化學(xué)過程提供的好處雖然非常真實并被接受，但并不明顯足以保證徹底改變傳統(tǒng)的方法和做法。也許通過這些微流體工具的進(jìn)一步發(fā)展以及越來越多地使用它們的潛力的更廣泛認(rèn)識的結(jié)合，化學(xué)中的微流體將是司空見慣的并改變了研究和工業(yè)的執(zhí)行方式。
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