利用微流控體系進(jìn)行含能材料合成的優(yōu)勢(shì)之一在于它更高的工作效率。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們常通過(guò)攪拌來(lái)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物混合，這往往需要較長(zhǎng)的操作時(shí)間才能達(dá)到較為均勻的效果。微流控技術(shù)則是通過(guò)層流剪切、分布混合、延伸流動(dòng)以及分子擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)高效、快速混合。

Zukerman 等參照傳統(tǒng)合成工藝路線在微流控體系中從 DAPO一步合成出LLM-105 單質(zhì)炸藥，產(chǎn)品的得率與傳統(tǒng)工藝相當(dāng)。將化學(xué)反應(yīng)單元集成到微流控體系中，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過(guò)程的自動(dòng)化和集成化是十分具有研究?jī)r(jià)值的，這是燒杯或者反應(yīng)釜難以做到的。而且傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)探索合成路徑、確定最佳反應(yīng)條件只能逐次改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)，整個(gè)過(guò)程耗時(shí)長(zhǎng)、效率低，實(shí)驗(yàn)參數(shù)的不連續(xù)設(shè)置還極易錯(cuò)過(guò)最佳條件。

微流控體系不僅能實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的精準(zhǔn)調(diào)控，單次實(shí)驗(yàn)還耗時(shí)短，篩選工藝條件更為容易高效。對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的芯片其混合效率也不同，由于管線直徑較小，流體在直線型運(yùn)輸通道內(nèi)始終保持層流狀態(tài)，僅通過(guò)層流剪切及分子擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)兩相完全混合所需的路徑較長(zhǎng)，效率低。

常用以下三種理念來(lái)設(shè)計(jì)高效混合型微流控芯片：一是利用特殊的幾何結(jié)構(gòu)，如彎曲、轉(zhuǎn)角等；二是在通道中設(shè)計(jì)障礙物；三是通過(guò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)流體的不斷分流和混合。對(duì)比其物理場(chǎng)模擬結(jié)果可以看出，相比簡(jiǎn)單的直線型通道，經(jīng)高效混合型微流控芯片后反應(yīng)物的混合效率有顯著改善。此外也報(bào)道了由電、磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)式混合模塊，但考慮到含能材料本身的敏感性，詹樂(lè)武等人采用超聲輔助微流控技術(shù)制備了納米 LLM-105，南京理工大學(xué)設(shè)計(jì)了一種以壓力驅(qū)動(dòng)的振蕩混合器，結(jié)合旋渦型微流控芯片成功制備了納米粒徑 HNS。

說(shuō)明超聲波、壓力作為外部能量所驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)式混合模塊在含能材料制備中是可行且極具應(yīng)用前景的。優(yōu)勢(shì)之二在于它更高的轉(zhuǎn)化率和選擇性。產(chǎn)率通常與溫度、物料比等因素有關(guān)。劉陽(yáng)藝紅采用內(nèi)趾交叉多層微反應(yīng)器研究了反應(yīng)溫度及體積流速對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響，在最佳反應(yīng)條件下將 5-MDNI的產(chǎn)率從 60%提高到 87%。劉衛(wèi)孝研究了微流控體系中輸入的物料比對(duì)TEGDN 產(chǎn)率和純度的影響，結(jié)果表明，過(guò)量硝酸有利于反應(yīng)的進(jìn)行，但會(huì)溶解少量產(chǎn)物，降低產(chǎn)品收率。

硝酸相對(duì)用量較少時(shí)又會(huì)增加不完全硝化的副產(chǎn)物。實(shí)現(xiàn)高的轉(zhuǎn)化率和選擇性就要精確控制原料用量以及傳質(zhì)傳熱過(guò)程，而在微米級(jí)尺寸下，管道內(nèi)物料體量小，反應(yīng)物能在極短的時(shí)間內(nèi)快速均勻混合，避免副反應(yīng)的發(fā)生，產(chǎn)率和選擇性自然得到提高。

周楠等對(duì)比分析了微流控體系和常規(guī)方法合成的 N-LTNR 的 XRD 數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示，常規(guī)合成的斯蒂芬酸鉛內(nèi)含有不定性斯蒂芬酸鉛晶體，并且可以找到無(wú)水斯蒂芬酸鉛和一水合斯蒂芬酸鉛對(duì)應(yīng)的衍射峰；而采用微流控體系合成的產(chǎn)物為單斜晶系，與卡片匹配率達(dá)到4.5，純度高，沒(méi)有與不定性晶體對(duì)應(yīng)的衍射峰，這進(jìn)一步說(shuō)明了微尺度下材料合成的可控性。

微流控體系的在線樣品量少，進(jìn)行危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)合成時(shí)，能極大的保障操作人員安全?；谶@些優(yōu)勢(shì)，微流控技術(shù)在含能材料領(lǐng)域已經(jīng)成功應(yīng)用于 1-甲基-4,5-二硝基咪唑、硝基胍、二硝基萘、1,2-丙二醇二硝酸酯、硝酸異辛酯、Pb(N3)2 、BaTNR、LTNR等炸藥和含能助劑的合成中。隨著現(xiàn)代化戰(zhàn)場(chǎng)對(duì)探索新型含能材料的需求越來(lái)越迫切，微流控技術(shù)在化學(xué)合成中應(yīng)用的不斷成熟，其廣泛的適用性和較低的試錯(cuò)成本未來(lái)一定能為新型含能材料的合成提供更加便捷的實(shí)驗(yàn)方案。