Imágenes y cuantificación de la mezcla en un micromezclador de gotas modelo

La mezcla rápida es esencial en una variedad de aplicaciones microfluídicas, pero a menudo es difícil de lograr a bajos números de Reynolds. Inspirados por un microdispositivo recientemente desarrollado que mezcla reactivos en gotas, que simplemente fluyen a lo largo de un canal serpentino periódico H. Song, J. D. Tice y R. F. Ismagilov, “Un sistema microfluídico para controlar redes de reacción en el tiempo,” Angew. Chem. Int. Ed. 42, 767 (2003), investigamos un “mezclador de gotas” modelo. El modelo consiste en una gota esférica inmersa en una secuencia periódica de flujos externos distintos, que son superposiciones de flujos uniformes y de corte. Etiquetamos el fluido dentro de la gota con dos colores y visualizamos la mezcla con un método que llamamos “imágenes de retroceso,” que nos permite representar secciones transversales de la gota en momentos arbitrarios durante el ciclo de mezcla. Para analizar nuestros resultados, presentamos una nueva medida escalar de mezcla que nos permite localizar conjuntos de parámetros que optimizan la mezcla en un pequeño número de ciclos de flujo.