微流体混合器作为微流控技术应用中的重要分支,具备混合时间短、样品消耗低、易于集成化和能混合高粘度流体的优点,对生物和化学领域产生了重大影响。区别于宏观混合器,由于微混合器中的流道尺寸为微纳级别,流体雷诺数很低,因此二者在混合机理上存在很大的差异。基于此,本文提出了一种新型无阀压电泵驱动的微流体混合器。该混合器分为驱动单元与混合单元两部分,驱动单元由两个创新设计的无阀压电泵组成,混合单元由一个Y形混合流道组成。每个压电泵可以同时泵送两种液体,且具备一定的混合能力,压电泵将待混合液体初步混合后泵入Y形混合流道进行脉动混合,能实现快速、高效、可控的混合效果。具体研究内容如下:对无阀压电泵工作机理与微混合技术进行了理论研究,首先基于传统扩张/收缩口无阀泵,设计了一种新型扩张/收缩口结构的无阀压电泵,并建立了相关的等效电路模型,大大简化了系统中的复杂问题。随后对本文脉动混合方式的混合机理进行了研究分析,证明了其具备可靠高效的混合效果。以流量和混合度作为评判依据,利用COMSOL软件分别对驱动单元与混合单元进行了仿真分析,并使用MATLAB软件对数据结果进行处理,结合后期整体布局设计与制作工艺,得出了最优结构参数与控制参数。驱动单元结果表明,新型扩张/收缩口的最佳结构参数为:长4mm,收缩嘴宽0.25mm,扩张角度为7°,特斯拉结构距离收缩嘴的距离为2mm。混合单元结果表明,在混合模式的选择中,无阀泵驱动模式下的混合效果较有阀泵驱动模式更好,“ABBA”的泵入顺序较“ABAB”更好;Y形混合流道的最佳结构参数,入口夹角70°、流道宽度0.3mm、混合长度5mm;在无阀压电泵的最佳输出性能下(65Hz、0.31ml/min),微混合器的混合度可达97.56%;当驱动参数为输出流量0.1ml/min,驱动频率50Hz时,微混合器的混合效果最佳,混合度可达99.39%。仿真分析得到的结构参数为后期仪器制作与性能实验奠定了基础。结合配件尺寸与加工工艺,对微混合器进行了整体布局设计,确定最终整体尺寸为34mm×32mm×4mm。基于PMMA键合工艺制作了无阀压电泵与微混合器样机,随后搭建实验平台,对无阀压电泵进行了驱动性能实验。结果表明,当泵腔深度为150um时,驱动性能最佳,在电压140V、频率为65Hz的方波驱动下,无阀压电泵流量达到0.31ml/min;新型无阀压电泵具备一定的混合能力,微混合器出现月牙状脉动层,混合效果良好。