近年来,微流控芯片技术得到了迅速的发展,在生物、化学、医学、制造等领域得到了广泛的应用。微流体芯片的核心是对微流体操控。微流控芯片中的微阀能够微通道中流体的换向和开关功能,气动微阀将压缩气体作为动力源,因具有动态响应快、结构简单、易于集成等优点得到了较广泛的应用。所以,气动微阀的研究在微流控系统的研究中具有十分重要重要的意义。本文以薄膜式气动微阀为研究对象,从工作机理、微流体流动特性分析、膜片变形的动力学分析、微阀的设计、制造、封装和微阀的性能测试实验等方面完成了一系列的研究。主要研究内容如下:首先,阐述了微流控技术在即时检测、聚合酶链式反应、聚合酶链式反应芯片产物的检测与分析及纳米材料合成中的应用。介绍了微流控芯片的常用加工制造方法及芯片的封装方法。并在此基础上,详细综述了微尺度流动理论和微流控芯片技术的国内外研究现状。其次,结合常开型微阀的结构特点及微通道中流体的层流特性,综合考虑控制通道的气体驱动力、PDMS膜片的变形和液体通道中流体之间的多物理场耦合,建立了薄膜式气动微阀膜片的数学模型耦合动力模型。提出了气阀作为微流控芯片中关键的执行器件的主要性能指标,利用以有限元法为基础的多物理场建模软件COMSOL Multiphysics进行数值分析,并对各个模型分别采用压力入口和速度入口驱动方式,分析了微流道内流体的流动特性和膜片的受力变形情况,在此基础上,设计了一种可以减小膜片变形过程的应力集中波形膜,并对膜片进行了动力学分析。再次,综合传统的微流控芯片的加工技术的优缺点,提出了一种以UV树脂(光敏树脂)为材料结合光固化3D打印技术。制作出能够满足实验要求的带有微通道结构的微流控芯片。综合了传统的微流控芯片封装技术的优缺点,设计了一种针对气动微阀结构特点的可逆封装方式,为后续的理论和实验研究提供基础。最后,搭建了一种气动微阀的压力流量特性及响应特性的测试实验系统,通过恒压泵与注射泵两种不同驱动设备完成了对气动微阀进行了压力流量测试,实现了在不同液体通道驱动方式下微阀的压力流量测试实验,并在此基础上设计了运用于气动微阀的动态响应测试实验方案,完成了对气动微阀的动态响应特性的测试。