面向碳中和的微化工綠色微流控體系

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，青島大學(xué)馬慶明特聘教授和清華大學(xué)徐建鴻教授結(jié)合自身在微化工及微流控領(lǐng)域的研究經(jīng)驗(yàn)，對(duì)面向碳中和的微化工領(lǐng)域的綠色微流控體系的最新研究現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)和機(jī)遇，以“Green microfluidics in microchemical engineering for carbon neutrality”為題，于近期在中國(guó)化工學(xué)會(huì)會(huì)刊Chinese Journal of Chemical Engineering上發(fā)表了面向碳中和的微化工及微流控領(lǐng)域的首篇前瞻性綜述，并當(dāng)選為當(dāng)期雜志的封面文章。

面向碳中和的微化工領(lǐng)域中綠色微流控體系的關(guān)鍵點(diǎn)概述

文章首先對(duì)微化工領(lǐng)域中綠色微流控體系的發(fā)展進(jìn)行了分類和評(píng)述，包括通過(guò)使用生物基基底材料和低碳制造方法構(gòu)建微流控裝置，以及使用更具生物相容性和非破壞性的流體系統(tǒng)，如雙水相系統(tǒng)（ATPS）等構(gòu)建微流控多相流體系。

使用生物基材料構(gòu)建低碳微流控裝置



利用雙水相系統(tǒng)（ATPS）構(gòu)建綠色微流控多相流體系

在此基礎(chǔ)上，該綜述全面總結(jié)了面向碳中和的綠色微流控體系的應(yīng)用，包括生物分子的分離和純化、化學(xué)品和藥物的高通量篩選、快速和經(jīng)濟(jì)高效的檢測(cè)以及精細(xì)化學(xué)品和新材料的合成等。

利用綠色微流控體系實(shí)現(xiàn)生物分子的分離純化

利用綠色微流控體系實(shí)現(xiàn)精細(xì)化學(xué)品和新材料的合成

最后，該綜述提出并討論了在碳中和的大背景下于微化工中進(jìn)一步發(fā)展綠色微流控體系的挑戰(zhàn)和前景：

（1）目前適合綠色微流控體系的襯底材料種類有限，因而需要進(jìn)一步拓寬襯底材料來(lái)源。與合成聚合物相比，蛋白質(zhì)和天然聚合物等天然來(lái)源的材料由于其對(duì)石化資源的獨(dú)立性、生物相容性和在自然界中的可獲得性而更有前景，因此該文章提出未來(lái)的研究應(yīng)更多地注意驗(yàn)證天然原材料作為基底材料的潛力。

（2）碳中和目標(biāo)的達(dá)成需要具有特殊設(shè)計(jì)的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分的新型碳捕獲材料，因而利用綠色微流控技術(shù)制備這些新型材料，以更有效的方式捕獲二氧化碳，是非常值得系統(tǒng)研究的方向。

（3）建立一個(gè)一體化、小型化的實(shí)驗(yàn)室一直是化學(xué)工程界的夢(mèng)想。然而，微流控的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有完成，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)還沒(méi)有建立一個(gè)集成的、小型化的系統(tǒng)，而是將一個(gè)小型的微流控裝置與復(fù)雜的儀器連接起來(lái)，或者與宏觀尺度的控制架構(gòu)進(jìn)行接口。因此，未來(lái)亟需架構(gòu)真正集成化和小型化的綠色微流控系統(tǒng)，并最終實(shí)現(xiàn)其商業(yè)化。

審核編輯：劉清