随着科技的发展,微流控技术已逐渐成为科研工作者研究生物、医药、化学等领域中不可取代的技术手段。由于数值仿真技术及相关理论地成熟,人们能够通过理论手段分析预测微流控器件中流场的分布及变化,从而实现高质量器件设计、高性能实践操作并可以实现高层次的实验应用。PDMS材料在微流控领域的应用极大程度上促进了微流控技术的发展。利用PDMS材料,人们可以通过简单的方式制备低成本的PDMS薄膜,并大量应用于微流控领域中。本文结合PDMS薄膜在微流控领域中的应用特点,针对大批量产生产CO2捕获微胶囊需要实现结构可复制、微流体操作可控制、微流系统高密度和多阵列等需求,提出一种全新的基于微流控系统的CO2捕获微胶囊的制备工艺,并且能够满足现快速有效、成本低廉、操作可靠且可以实现制备产品间结构及尺寸精度可复制的应用要求。面向大批量产生产CO2捕获微胶囊的要求,本文对PDMS薄膜微胶囊的微流控制备工艺进行研究的同时,针对多通道高密度的微流控系统中的PDMS薄膜微阀阵列进行理论研究与制备工艺简化研究,以满足未来大批量生产CO2捕获微胶囊的前景。本文从单一的微流控核心结构部分出发,逐步向高密度多通道的微流控系统进行研究,最终实现基于微流控技术的PDMS薄膜微胶囊器件组成机理及其在CO2捕集中应用的研究。本文作者通过实验研究及理论分析,研究了通过微流控技术实现基于PDMS薄膜为壳体的CO2捕集微胶囊的制备工艺。基于PDMS薄膜为壳体的微胶囊是实现快速CO2捕集的有效技术手段。在现有的CO2捕集微胶囊的基础上,在本文结合数字化微流控技术的技术特点,针对PDMS薄膜微胶囊的制备进行了其微流控器件结构研究。借助数值建模与仿真辅助手段,对微流控器件的结构设计进行了理论分析与结构优化设计。最终通过实验验证,形成了一种具有3D多层结构的微流控结构设计理论。与传统的双毛细管结构的微流控芯片不同的是,本文首次实现在PDMS芯片中离散化PDMS液体,并制备出微胶囊。在通过微流控技术,本文作者成功地制备了 PDMS薄膜微胶囊。在微胶囊中,NOHMs试剂作为CO2捕集材料成功地被封装在微米级的微胶囊中。PDMS薄膜微胶囊的CO2捕集性能的测试,以及其在CO2捕集过程中所呈现出的微量化结构所带来的传质特性的增强,显得格外重要;其次,本文首次制备出多核心PDMS薄膜的CO2捕集微胶囊。通过搭建测试平台,对PDMS薄膜微胶囊的CO2捕集性能进行特定参数的调试。同时,在实验结果的基础上,结合数值模拟与仿真分析,建立了PDMS薄膜微胶囊在CO2捕集过程中的分析模型,最终实现对PDMS薄膜微胶囊中微纳传质理论研究。在实现PDMS薄膜微胶囊的微流控结构设计后,本文针对在高密度、多通道的PDMS薄膜微胶囊的微流控系统进行研究。在气控微阀中,PDMS薄膜因其独特的柔性可拉伸的性能,而被应用到微流控系统中应用称为众多微阀膜片。通过气压控制PDMS薄膜的变形及位移等,可以很好的在微尺度上控制阀门的开启、关闭及控制微流芯片中的液体流量。在阵列式PDMS薄膜微阀的研究实践中,具有V形阀座设计的常闭气控微阀,极大程度上降低了阀门启动的难度。本文作者对V形设计的微阀中的PDMS薄膜及相关微阀组件,进行数值理论研究,针对PDMS薄膜在气控微阀中的操作中的变形及界面现象进行数值研究,特别是对V形设计对PDMS薄膜与基底间分离的界面现象,揭示V形设计中的几何作用,最终为常闭气控微阀的设计及应用提供理论依据。PDMS薄膜微流器件的制备涉及到PDMS薄膜的脱离硬质基底的过程,在PDMS加热固化的过程中,由于PDMS材料本身属性,薄膜本身会与基底之间能够产生粘结作用（范德瓦尔斯力）。这种粘结作用很大程度上影响了 PDMS薄膜从硬质基底上揭下来的难易度,并且在实际操作过程中由于法向的粘结力与切向的拉力将导致PDMS薄膜受损,因此人们需要更简单的PDMS薄膜制备工艺。本文结合MEMS制备工艺中的剥离（Lift-off）工艺,新颖地提出了一种PDMS薄膜制备方法,以简化传统的PDMS薄膜的制备。通过实验研究对PDMS薄膜的薄膜特性及生物亲和进行表征,探究这种制备工艺的可靠性及可行性。同时,本课题在PDMS薄膜上沉积了金薄膜,并对其电导性能进行了测试研究。最终结果显示,这种剥离工艺在PDMS薄膜制备过程中简单、有效并且可靠。全文就微流控芯片结构设计、PDMS薄膜微胶囊制备工艺、PDMS薄膜微胶囊的性能及应用研究、面向高通量多管道微流控设计的PDMS薄膜阵列微阀的理论研究以及PDMS薄膜的制备工艺的研究进行了较全面的研究,力求满足未来大批量生产CO2捕获微胶囊的前景。