靜態(tài)混合器由一系列安裝在空心管道中的混合單元構(gòu)成，依靠單元的特殊結(jié)構(gòu)和流體運動，使進入混合器的流體各自分散，彼此混合。靜態(tài)混合器的工作原理，是流體在管線中流動沖擊各種類型板元件,增加流體層流運動的速度梯度或形成湍流,層流時是“分割-位置移動-重新匯合”，湍流時，流體除上述三種情況外，還會在斷面方向產(chǎn)生劇烈的渦流，有很強的剪切力作用于流體，使流體進一步分割混合。同時，由于混合單元的作用，使流體時而左旋，時而右轉(zhuǎn)旋，不斷改變流動混合方向，不僅將中心流體推向周邊，而且將周邊流體推向中心，從而造成良好的徑向混合效果，流體自身的旋轉(zhuǎn)作用在相鄰組件連接處的接口上亦會發(fā)生，這種完善的徑向環(huán)流混合作用，使物料*終獲得混合均勻的目的。之所以稱之為“靜態(tài)”混合器，是指管道內(nèi)沒有運動部件，只有靜止元件。

微混合器具有很高的效率，可在數(shù)秒至數(shù)十秒時間內(nèi)完成分離、測定或者其他更復(fù)雜的操作。分析速度常高于相應(yīng)的宏觀操作一至二個數(shù)量級。進行微混合分析的試樣與試劑消耗能降低至微升水平，既降低了分析費用和貴重試劑的消耗，也減少了環(huán)境污染。微小尺度使設(shè)備制作材料消耗量減小，而當(dāng)實現(xiàn)工業(yè)化后，制作成本有望進一步降低，有利于為混合器的發(fā)展，實現(xiàn)樣品的快速混合，能夠通過減少混合路徑和增加混合組分的接觸面積來實現(xiàn)。

在層流中，混合只能通過分子擴散進行。自然地，增加液體之間混合的一種方法是增強樣品之間的擴散效應(yīng)。為此，樣品可以流過微流控芯片中包含的各種孔，或者樣品可以在多個較小的通道之間分離。

另一種方法是增加混合試劑之間的接觸面積以及接觸時間。這兩個概念屬于所謂的“被動”微流體混合，因為在混合過程中不涉及活性元素。在這種情況下，通道幾何形狀的設(shè)計方式能夠增加混合過程中涉及的試劑之間的接觸面積和/或接觸時間，混合時間可能會從幾十毫秒到幾百毫秒不等。

在微化工系統(tǒng)里，由于通道特征尺度在微米級，數(shù)值遠小于2000，流動多呈層流，因此微流體混合過程主要基于層流混合機制，在微混合器中引入二次流，使流動截面上不同流線之間產(chǎn)生相對運動，引起流體微元變形、拉伸繼而折疊，增大待混合流體間的界面面積、減少流層厚度。延伸流動是由于流動通道幾何形狀的改變或者由于流動被加速，產(chǎn)生延伸效應(yīng)，使得層流厚度進一步減小，改進混合質(zhì)量，分子水平均勻混合的必經(jīng)之路。常規(guī)尺度混合器中，只有當(dāng)剪切、延伸和分布混合使流層厚度降至足夠低的水平時，分子水平的混合才有意義。分布混合在微混合器內(nèi)集成靜態(tài)混合原件，通過流體的分割—重排—再結(jié)合效應(yīng)，減小流層厚度，并增大流體間的界面。