基于聲化微反應器的概念，從聲空化過程控制(聲場和氣泡場控制)的角度總結和總結當前文獻報道的超聲微反應器。

超聲波微反應器的結構設計是微反應器與聲學相結合的硬件基礎，也是微反應器中聲場控制的關鍵。目前，大多數(shù)超聲波微反應器通常直接將超聲波芯片粘貼在微反應器的外表面，并將超聲波能量傳遞給反應器。Kuhn提出了一種新型的電壓板式超聲波微反應器，用兩塊不銹鋼板將電壓板夾在聚四氟乙烯微反應器板上。由于壓電陶瓷片的抗張強度差，這些超聲波芯片在大功率工作條件下容易破裂，輸入的超聲波功率低，只能用于生物分析和微流控制芯片領域。

微反應器在化工領域體積較大，流體處理能力較大，單壓片輸出的超聲強度往往不能在所有通道中達到較好的強化效果。夾心式超聲交換器具有功率大、能效高、散熱好、壓片不易破裂等優(yōu)點，廣泛應用于超聲清洗、超聲加工、聲化處理等領域。

一些研究人員還將大功率夾層換能器引入超聲波微反應器設計。夾層超聲波傳感器和微反應器結合的最簡單方法是將微反應器直接浸入超聲波清洗槽中，因為清洗槽的超聲波是由底部夾層傳感器產(chǎn)生的。許多研究人員使用這種方法來防止微反應器中的顆粒堵塞。

用這種方法加強水解反應過程中有機相和水相之間的傳質(zhì)。這種直接將微反應器浸泡在清洗槽中的方法不僅簡單方便，而且微反應器的尺寸遠小于清洗槽，因此微反應器中的聲場往往相對均勻。然而，該方法的超聲波能量傳遞效率不高，在清洗槽液體中消耗大量能量。進入微反應器的能耗只是超聲波清洗槽輸入總功率的一小部分。為了提高超聲波能量從夾心傳遞到微反應器的效率，研究人員提出了一些解決方案。

將微反應器和夾層換能器變幅桿的前端放入裝滿水的高壓釜(0.45兆帕)，利用高壓水將超聲波能量從換能器傳導到微反應器。由于水在高壓下不易空化，這種反應器的能量傳遞效率高于超聲波清洗槽。然而，該裝置龐大，操作復雜的超聲波在進入微反應器時通過兩個液體固定接口的反射，傳輸效率仍然很低。龍沙公司發(fā)明了將超聲波導入微反應器的方法，成功用于工業(yè)化過程中的堵塞防止。該方法通過耦合裝置將超聲波直接從換能器傳輸?shù)脚c其接觸的工藝流體，通過流體將超聲波能量引入微反應器。

由于超聲波在技術流體中衰減快，該方法只能在微反應器的局部(入口或出口等)中引入超聲波。此外，傳感器產(chǎn)生的一些超聲波也傳播到連接的耦合裝置和管道中，導致能量損失和設備磨損。以上基于夾心傳感器的超聲波微反應器輸出功率大，但超聲波通過液體介質(zhì)從傳感器表面?zhèn)鬏數(shù)轿⒎磻?，能量效率低，微反應器聲場分布不均勻?/span>

通過上述分析，研究發(fā)現(xiàn)，如果夾芯換能器與微反應器直接結合，即換能器表面與微反應器外表面直接結合，可避免液體媒體和固定液體接口中超聲的能量損失，大大提高能效。根據(jù)夾心式超聲波換能器的工作原理和設計理論，設計了新的高效大功率超聲波微反應器，將夾心式超聲波微反應器與微反應器直接結合，通過結構優(yōu)化設計，縱向形成半波振子(1/2波長的駐波)，微反應器正好在駐波腹附近的ANSYS數(shù)值模擬聲場分布圖中證實，超聲波微反應器的整體振動在縱向形成半波駐波，微反應器處于振動幅度最大的腹部，微反應器的整體平面振動分布均勻。利用阻抗分析儀測量超聲波微反應器的阻抗曲線，發(fā)現(xiàn)其諧振頻率在理論設計的20kHz附近，功率因素較高，在 500～1000 之間。利用標準量熱法測量了超聲微反應器內(nèi)的功率密度，輸入總功率為 5～50 W 時，反應器聲功率密度為 0.03～0.3W·ml^-1 ，與傳統(tǒng)聲化學反應器功率密度相近。