液滴微流控技术近年来发展迅速,其中静态液滴阵列(static droplet array,SDA)微流控芯片作为液滴微流控技术的重要研究方向已得到较多研究报道,其可用于微粒/液滴捕获、液滴生成及各类生化实验。但目前针对SDA微流控芯片的理论研究还不够系统,尤其对利用SDA微流控芯片生成液滴的机制报道非常少,且目前广泛使用的流阻理论并未考虑两相流体之间的表面张力作用,解释不够全面。因此针对SDA微流控芯片中的微粒捕获机制及液滴生成机制进行系统研究,并在此基础上展开相关应用研究在现阶段显得尤为重要。本文具体研究内容有:(1)针对SDA微流控芯片中的微粒捕获机制和液滴生成机制进行系统理论分析及模拟仿真验证。本文首先使用流阻理论对利用SDA结构捕获微粒的设计进行解释;但由于利用SDA结构生成液滴的过程中存在两相界面,本文针对性的提出液滴生成过程中的毛细扩张阀和毛细限制阀机制。通过Ansys Fluent仿真软件的VOF模块对捕获结构分别为圆形、椭圆形、菱形、长方形的SDA微流控芯片中的液滴生成过程进行仿真分析,初步验证了液滴生成过程中的毛细扩张阀及毛细限制阀作用。(2)对捕获结构分别为圆形、椭圆形、菱形和长方形的四种SDA微流控芯片进行测试,结果表明捕获结构分别为圆形、椭圆形和菱形的三种芯片由于存在扩张段,均出现明显的扩张阀现象。但在捕获结构为长方形的芯片中由于无扩张段存在,故未出现由管道扩张引起的扩张阀现象,证明毛细扩张阀现象与扩张段开口大小有关。结合SimpleCV图像处理技术对实验视频进行实时处理及进一步分析,验证毛细扩张阀及毛细限制阀在液滴生成过程中的重要作用。(3)利用模板法制备与储液池形状基本一致的微粒,制得的微粒在x-y水平平面上基本能复现储液池结构的形貌。同时利用捕获阵列SDA微流控芯片成功捕获直径为250μm的聚苯乙烯微粒,证明了SDA微流控芯片广泛的应用场景。