在高通量實(shí)驗(yàn)與并行合成中，反應(yīng)器陣列的溫度與壓力均勻性直接決定了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性與可比性。若各反應(yīng)單元間存在顯著溫差或壓差，將導(dǎo)致反應(yīng)速率、選擇性甚至產(chǎn)物結(jié)構(gòu)出現(xiàn)偏差，嚴(yán)重影響催化劑篩選、工藝優(yōu)化等關(guān)鍵研究結(jié)論。因此，實(shí)現(xiàn)高精度的溫度/壓力均勻性控制，是反應(yīng)器陣列設(shè)計(jì)中的核心技術(shù)挑戰(zhàn)。
在溫度控制方面，關(guān)鍵技術(shù)包括：
1.高效熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：采用高導(dǎo)熱金屬(如鋁合金或銅合金)作為反應(yīng)器基板，并通過精密加工確保各反應(yīng)孔位與加熱/冷卻源接觸面積一致；
2.分區(qū)獨(dú)立溫控系統(tǒng)：反應(yīng)器陣列配備多區(qū)PID溫控模塊，結(jié)合紅外或嵌入式熱電偶實(shí)時反饋，動態(tài)補(bǔ)償邊緣效應(yīng)和局部熱損失；
3.強(qiáng)制對流或液浴循環(huán)：對于高溫或低溫反應(yīng)，引入恒溫油浴循環(huán)或內(nèi)置風(fēng)扇強(qiáng)制對流，顯著提升腔體內(nèi)溫度場均勻性，典型溫差可控制在±0.5℃以內(nèi)。
在壓力均勻性控制方面，主要依賴：
1.共用氣路與平衡腔設(shè)計(jì)：所有反應(yīng)單元通過均壓腔連接同一進(jìn)氣/排氣管路，避免因管路長度差異造成壓降不均；
2.背壓調(diào)節(jié)閥與壓力傳感器閉環(huán)控制：在出口端集成高響應(yīng)背壓閥，配合高精度壓力傳感器(分辨率可達(dá)0.01 bar)，實(shí)現(xiàn)全陣列壓力同步穩(wěn)定；
3.密封一致性保障：采用標(biāo)準(zhǔn)化快裝密封結(jié)構(gòu)(如O型圈+彈簧加載)，確保每個反應(yīng)位在高壓下密封性能一致，防止泄漏導(dǎo)致的壓力失衡。
此外，多物理場耦合仿真(如COMSOL)在設(shè)計(jì)階段被廣泛用于預(yù)測溫度/壓力分布，指導(dǎo)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。而原位監(jiān)測技術(shù)(如光纖測溫、微型壓力探針)則為實(shí)際運(yùn)行中的均勻性驗(yàn)證提供數(shù)據(jù)支撐。
綜上所述，通過材料、結(jié)構(gòu)、控制算法與傳感技術(shù)的協(xié)同創(chuàng)新，現(xiàn)代反應(yīng)器陣列已能實(shí)現(xiàn)高度均勻的溫度與壓力環(huán)境，為高通量、高可信度的化學(xué)與材料研究提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
