微反應器結構適用性及制造過程
微反應器的材質主要有硅、玻璃、陶瓷、聚合物和金屬等，其材料的選擇取決于許多因素，主要包括操作條件(壓力和溫度)，反應物的物理性質(pH、黏度等)，成本，大規模生產能力以及制造的難易性等。
硅材料最開始主要應用于微電子芯片中，近幾年開始應用在微反應器的制造過程中。硅的價格相對低廉且化學惰性和傳熱能力優異，是制造微反應器常用的材料之一。工業中許多重要的氣/液相反應都采用硅基微反應器，但其加工工藝復雜、附加成本偏高。
聚合物基微反應器具有性能可調、成本低、易于制造等優點，目前常用于微反應器制造的聚合物大致分為兩類—聚二甲基硅氧烷(PDMS)及其改性形式的熱塑性聚合物，如聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)等。但聚合物基微反應器存在導熱性和熱穩定性不佳的缺點，大多數情況下只適用于常溫常壓的反應類型，此外聚合物基微反應器與其他材料的兼容性還有待進一步探索。
玻璃的化學性質和結構功能穩定，且便于觀察反應器內部真實情況。此外，在玻璃基微反應器中可使多種極性溶劑產生電滲流過程(EOF)，從而促進有機合成反應，同時其在光催化反應方面也具有獨特的優勢。然而，玻璃容易發生應力及張力斷裂，且不耐高溫、不適合采用原有的制造工藝。
相較于金屬等傳統材料，陶瓷材料具有較好的化學穩定性和熱穩定性，在一些苛刻環境下仍能保持較好的性能，因此陶瓷基微反應器除了具有適合于微化工反應的優勢，同時也可以實現催化劑負載的三相反應。金屬基微反應器主要采用機械加工的方式進行制備，因此可滿足中試和企業的需求，但是耐酸堿和耐高溫性能仍有待提高。
不同材料微反應器的制作技術也不盡相同，主流制備技術有LIGA(光刻、電鑄和塑模相結合的工藝)，3D打印技術，硅體微加工，超精密加工技術等。LIGA工藝適合大規模生產，且深寬比不受限制，可應用于金屬、聚合物和塑料等各種材料，缺點是成本較高。圖1為LIGA過程中涉及的基本步驟。硅體微加工技術主要包括濕法刻蝕技術和干法刻蝕技術，其中干法刻蝕是利用具有無污染、自動化程度高、腐蝕速率易控等優點的氣體腐蝕，同時還可以替代LIGA技術來完成一些高精度的微結構加工，從而降低生產成本。3D打印制造技術相較于傳統的微反應器加工技術，具有設計自由、加工迅速、設備成本低和材料適應范圍廣等優勢，吸引了越來越多研究人員的關注。
圖1 微反應器用光刻、電鑄和塑膜(LIGA) 制造技術的基本步驟
技術放大便利性與本質安全
由于傳統化工過程中存在放大效應，為保證工業應用的可靠性，一般要經歷實驗室-小試-中試工業試驗-工業生產的逐級放大過程。但微反應器特有的尺寸特征使得其放大過程主要是微反應器數量的疊加而非整體構造尺寸的改變，可有效避免放大時在“三傳”方面產生的工程問題。
因此，模擬分析單一的微反應器就可以使整個微反應器結構得到優化。這使得在整體工藝技術開發中，不再需要投入過多的中試設備制造費用和實驗成本，同時節省了中試試驗所占用的時間，縮短了整個開發周期并減少了資源投入。隨著化工技術的高速發展，安全生產逐漸成為新興技術的重要考核指標，因此，不同技術形式的本質安全是未來發展的必然方向。
微反應器具有獨特的尺寸特征，這使得它在傳熱和傳質方面效率很高。當發生強放熱反應時，短時間內產生的大量熱可以被及時移除，從而避免了傳統反應器中發生的“飛溫”現象；此外，由于微反應器內反應物的儲存量相對較小，可將發生爆炸風險的危害性降到最低。甚至對于連續流過程中產生的有害物質，微化工技術也可將其控制在可控風險范圍之內，使整體反應過程平穩地進行。
綠色化工及可操作性
在傳統的化工生產中，大型工業反應器不僅需要消耗大量的原料和能源，同時產品收率也不理想。微反應器作為連續流工藝，在實驗室研究過程、中試過程或大規模生產過程中都大大減少了原料的用量和副產物的產生，從而提高了其經濟性。此外，微反應器可減少生產過程中有害物質的產生，有效提高原子利用率。
微反應器所具備的特性使得其也適用于活性中間體不穩定的反應過程。在傳統反應體系中，常采用間歇釜式反應器以及特殊的進料方式與控制進料順序來避免出現反應過程過于劇烈和反應效果不佳等不利影響。然而反應器內反應物的停留時間不一致，無法有效控制副產物的生成。微反應器結構可以通過改變微通道的長短精確控制反應物的停留時間，從而有效避免副產物的產生，使產物的純度最大限度得到提高，并且實現整體過程的連續操作。
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