液滴微流控技术具有尺寸均匀稳定、生成通量高、试剂消耗少、互相干扰少以及控制方便可靠等优点,被广泛应用于生物制药、医学介导治疗、化妆品乳化制备、微尺度相变换热、材料合成等领域。在微尺度流动中,界面效应对液滴的流动行为作用明显,特别是当液滴尺寸与通道特征长度处于相同量级时,通道壁面会极大地限制液滴流动,借助不同微通道结构可以实现对液滴流动行为的准确调控。液滴的融合和分裂是实现液滴精准定量和完善芯片在线操作所必不可少的功能,系统研究液滴界面的受力状况有助于深化认识主导液滴融合和分裂的物理机制,寻求扩大其稳定工作范围的有效途径。本文重点针对液滴的融合和分裂两种流动行为,采用实验和理论分析的方法,研究通道局部结构、流动条件和液体工质等对液滴行为的影响,分析液滴界面的形变规律,确定不同行为产生的临界条件,并通过理论模型对液滴流动行为进行预测。具体研究内容如下:（1）研究了微通道不同交汇结构中同步运动液滴的流动行为。液滴融合存在挤压融合和分离融合两种方式,液滴间差异造成的力矩不平衡随着液滴流速提高而加剧,融合方式从挤压融合转变为分离融合。液滴融合临界毛细数的变化范围为0.0021⁰.01,不同交汇结构或粘度比下的临界毛细数都会变化,空间较小的通道结构可以限制液滴的旋转运动并有利于液膜排液,有效提高融合的临界毛细数,且临界毛细数与液体粘度比存在幂函数关系Ca*^λ-0.75。当发生碰撞时,液滴接触区域在互相挤压下急剧加速,连续相沿着液滴界面的切线方向被排出。分离融合过程中,后端液滴在通道壁面和前端液滴的限制下呈现出旋转涡,加速连续相排液过程。（2）研究了T形交汇结构中不同步运动液滴的流动行为。不同到达距离差下液滴呈现四种行为模式:不碰撞、融合、滑移和分裂,四种行为模式在以液滴长度和到达距离差为变量的坐标系中呈现规律分布。对于分离融合方式,分离阶段液滴接触区域的低压导致局部変形,从而诱导了液滴融合的发生,并且发现到达距离差较大时有利于液滴的分离融合。液滴融合距离与排液时间的变化关系可以分成两个阶段,转折点的排液时间接近液滴在交汇处的停留时间,即t_dr*≈t_re。在转折点之后,融合距离随着排液时间线性增长,斜率等于汇合通道中的平均流速。液滴在交汇通道中逐渐恢复其界面形状,行为模式从融合转变为滑移。（3）研究了不对称分岔结构中液滴的流动行为以及不同行为模式之间的临界条件。液滴分裂的临界条件符合从对称结构中提出的关系式L₀/W=aCa^-0.21,拟合系数受到液体粘度比的影响。液滴堵塞分裂的临界条件在Ca<⁰.01时维持在L₀/W≈2.5;Ca>⁰.01时,临界液滴长度随着毛细数的增大而增大,表现出与对称结构不一样的规律。分别计算了液滴部分和连续相部分的流动阻力,建立了反映支路平均流动状况的流阻模型,实验结果验证了预测结果的准确性。流阻模型证明液滴分裂过程由通道结构和液滴界面流动共同决定,子液滴的存在改变了支路的总体流阻,进而影响液滴界面的流动和分裂结果。（4）研究了不对称分岔结构中不同分裂模型下液滴界面的形状变化和受力状况。在堵塞分裂模式下,连续相流动被堵塞导致液滴上游积攒了较大压力,液滴上下游两端的压差力是液滴发生变形的主要驱动力。根据质量守恒定律建立了低毛细数下液滴界面形变的理论控制方程,表明堵塞分裂模式下液滴界面的变化过程仅由通道结构参数决定,不受毛细数和液滴长度的影响。通过与实验结果对比验证了预测结果的准确性,并且控制方程适用于任意夹角的通道结构。对于间隙分裂模式,在连续相的粘性剪切作用下,挤压阶段液滴最大速度分布在间隙流动位置;在界面张力主导的断裂阶段,最大速度处于快速断裂的液滴颈部。液滴发生分裂的临界颈部宽度是δ*/W≈0.4。