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微流体混合器是用于微量试剂快速混合的微流体器件,根据有无外界能量驱动可分为主动式微混合器和被动式微混合器。本文发展了一种基于PDMS(Polydimethylsiloxane,聚二甲基硅氧烷)和玻璃材料的被动式微混合器。利用先进MEMS微细加工技术制作了样片,用数值模拟方法对影响微通道内流体混合的参数进行了分析,提出了优化的几何结构。最后搭建实验平台进行了微流体混合实验,运用灰度值图像处理手段分析了实验图片并与模拟结果进行了比较,两者结果基本一致。本文的主要研究内容和结果如下:第一,发展了一种基于PDMS和玻璃材料微加工工艺。本文采用的PDMS相对与国外普遍使用的硅材料,具有工艺简便、成本低、透光性好和生物兼容性优良的优势。整个工艺流程包括SU-8胶微模具快速原样制作、复制压模技术和表面改性键合等步骤。研究了各个工艺参数对流程的影响。对于本实验中200μm厚SU-8胶,采用365nm紫外光曝光时间约为180s,显影时间为15min左右;PDMS树脂与固化剂最佳质量配比为10:1,在65℃条件下固化时间为1h;比较了氧等离子体和紫外光照射两种PDMS与玻璃的键合方式:氧等离子体表面处理时间为60s,可在100℃～120℃温度下不加压4h内实现与玻璃片之间键合。紫外光表面照射最佳时间为3h,在70℃左右12h完成与玻璃键合,根据实际情况采用了紫外光表面照射处理的键合方式。第二,在介绍微通道内流体运动混合一般规律的基础上,提出了评价混合效果指标。然后,利用数值分析软件Fluent对混合通道宽为400μm的三种典型结构(T形、方波形、Z形)进行了数值模拟。模拟的结果显示,雷诺数对T形混合通道的液体扩散具有决定性的影响,雷诺数越小则扩散越为充分。Re≤0.02时基本完全混合,Re≥0.2时混合效果明显变坏,介于两者之间为过渡区域。模拟发现,设置导流块可以通过加强对流的形式提高混合效率,但是只适合于高雷诺数的情况。与T形通道相比,方波形或Z形通道等弯曲通道混合器通过产生二