微流控芯片是现代分析科学的前沿技术,是微全分析系统(μ-TAS)的主要研究方向,将对生命科学、环境科学、医学和化学等领域带来革命性的影响。它在很小的芯片上集成通道、反应池、检测器等微元件,用以执行采样、稀释、加样、反应、分离、检测等单元操作功能,结合一定的外部设备实现快速、自动的“试样进、数据出”的生化分析。微流控芯片的制备通常采用光刻、蚀刻等工艺,需要昂贵的仪器设备和洁净实验室以及娴熟的制作技能,不便在普通化学和生化实验室中推广。微流控芯片的加工技术难以满足当前微流控学快速发展的需要,例如玻璃微流控芯片封接难度大,集成度低；用于复制聚合物芯片的阳模加工工艺复杂,高深宽比和三维微阳模的制作方法尚稀见报道,纸质微流控芯片制作工艺复杂等。本文以微流控芯片的制备技术为目标,系统地研究基于数字化液滴微喷射技术的纸质微流控芯片和聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片的制备,并对所制备的微流控芯片应用展开研究。对脉冲惯性力主导下的微流边界层流固摩擦耦合驱动微喷嘴内流体进行了理论分析,通过求解黏性连续介质流体的运动微分方程组,得出了在微流体脉冲驱动-控制下,系统参量对一维变径玻璃微喷嘴内的流体运动速度的影响规律。基于理论分析结果,采用Ansys 13.0中fluent模块对微液滴喷射主液滴及卫星液滴形成过程进行了数值模拟,以显微频闪拍摄系统观测了数字化液滴微喷射过程。根据数字化液滴微喷射对微流体器件结构要求,研究了基于热变形的玻璃微喷嘴制备工艺,分别研制了拉锻集成式0.5mm-2.0mm外径玻璃微喷嘴制备仪和4.0mm-7.5mm外径玻璃微喷嘴制备仪,考察了加热时间、加热电压等基本参数对拉制、锻制工艺性能的影响,并制作了针柄外径为1.0mm、1.6mm和6.5mm的玻璃微喷嘴。拉锻集成式玻璃微喷嘴制备仪集成了拉制、锻制工艺,制作的外径6.5mm玻璃微喷嘴增大了储液管容量,有利于高粘度液滴微喷射,为数字化液滴微喷射提供了器件基础。研究了系统参量对数字化微喷射稳定性和微喷射液滴体积的影响。结果表明,需合理控制微喷射距离、驱动电压、驱动频率、微喷嘴内液体填充量等微喷射参数以实现稳定微喷射,通过合理控制驱动参数,可以实现微液滴体积控制。为确定合适的驱动条件以控制微液滴形态、大小,抑制卫星滴生成、提高喷射的稳定性及一致性提供了实验依据。理论分析了微液滴与基板碰撞过程,得出了微液滴在水平基板上碰撞后最大铺展直径的主要影响因素。以Ansys13.0的fluent模块数值模拟了100μm直径微液滴与基板碰撞过程及碰撞速度、液体表面张力系数对碰撞过程的影响。分析了微液线的数字化微喷射成型过程,提出液滴重叠系数概念,为滤纸上或玻璃基板上沉积石蜡线条提供了理论依据。基于数字化液滴微喷射技术,分别提出了一种新型的纸质微流体器件和PDMS微流体器件制作方法。以压电作动器,以外径为6.5mm的硼硅酸盐玻璃微喷嘴,分别将石蜡液滴按微流控图形微喷射至滤纸和石英玻璃基板,之后滤纸上的石蜡图形经过加热工艺形成纸质微流控芯片,石英玻璃基板上的石蜡阳模经过PDMS倒模、键合等工艺制作成为PDMS微流控芯片。以制备的“十字型”纸质微流控芯片实现了葡萄糖、蛋白质、PH测定的多重分析,以阵列式纸质微流体器件实现了蛋白浓度分析、葡萄糖浓度分析、PH分析,同时以制备的“Y型”和方形纸质微反应器实现了NaOH与酚酞的微化学反应。以制备的PDMS微流控芯片实现了亮蓝溶液和柠檬黄溶液的微混合。结果表明,制备的微流控芯片能够应用于各种生化分析实验。石蜡材料成本低、来源广,玻璃微喷嘴具有制作过程简单、成本低、化学惰性好、表面光滑等优点。基于数字化液滴微喷射技术制作纸质微流体器件,直接成型,不需要制备掩模,纸质微流控芯片制作过程为非接触式,避免了交叉污染。基于数字化液滴微喷射技术制作用于PDMS微流控芯片制备的石蜡阳模,可实现高深宽比阳模制作,模具直接成型。提供了一种低成本、简单、快捷的纸质和PDMS微流控芯片制备方法。