微流控是一門涉及化學、流體力學、材料科學和生物醫學的新興交叉學科。微流控技術在生物檢測、化學分析和乳液合成等領域都有很好的應用前景。微流控器件的設計過程中往往涉及到對多個物理過程的理解,包括流體在特定通道內的流場分布、不混溶兩相流體的流動的控制、溶質在微流控通道內的輸運和擴散、以及流體在電場、光場或聲場這類外場作用下的響應。理解這些物理因素的相互作用是設計微流控器件的關鍵。另一方面由于微流控芯片的制備往往需要用到微納加工工藝,使得制備一套微流控設備要花費很多時間和精力。所以在實驗上制備微流控器件之前,先通過理論上建模仿真優化設計方案是提高科研效率的必要途徑。另外在論文中增添理論模擬的部分也能提升文章質量,助力沖擊高檔次期刊。
一篇發表在Nano Lett. 上的研究論文設計了一種用于制備納米乳膠顆粒的微流控設備。兩種反應物溶液分別從下圖中紅色和藍色的入口流入,并且在流入后在通道內產生渦流。渦流的強度和大小會影響兩種反應物的混合與反應,從而產生不同粒徑大小的納米顆粒。文章通過仿真模擬可以很好的預測和調控渦量的大小和形貌。并且通過模擬很好的解釋了其中的科學問題。