本文首先概述了微流控芯片的发展历史,介绍了本实验室关于微流控芯片的简易制作过程,基于该简易光刻方法,我们制作了各种各样的PDMS芯片并开展了一些常见的应用。微流控芯片带动了微米尺度的液滴在生物分析,微反应器等应用方面的迅猛发展,本文的重点工作即是和液滴微流控相关。在实验部分,我们用PDMS的flow-focusing芯片和极易拆卸/组装的商业化毛细接头制作出高度分散的微乳液,并采用这两种类型的装置实现了液滴的再次分裂,以期得到尺寸更小,体积浓度更高的微液滴。本文在实验部分还介绍了多重乳液包裹的一些技术,指出使用串联的毛细接头会更便捷的达到液滴包裹的目的。细胞包裹技术在本文中也有尝试,并将继续探索既能保证严格单细胞的同时又能提高包裹率。液滴在连续相流体的输运过程中难免会有管道截面的突变,本文用实验方法详细绘制了液滴在流经突窄的小截面时的分裂相图,指出在高毛细数和韦伯数流动条件下,液滴分裂变得更容易。我们在理论部分尝试探究聚焦流中液滴断裂机理。根据管内充分发展流动假设,我们首先用流量比推导了thread的尺寸dj,dj的计算是理论分析出发点。对于在小孔出口处的断裂,认为液滴的生长膨胀过程类似于同轴流,绝大部分时间内thread的尺寸保持不变,直到使液滴脱离的粘性力和阻止液滴脱离的界面张力力平衡时,液滴才开始断裂,当然这其中也考虑到了分散相本身流量对液滴生长过程的贡献。对于在小孔入口处的断裂,我们认为两相之间的Laplace压强和两相各自的沿程压降之间的关系会扮演更重要的角色,并提出了液滴在小孔入口处断裂的条件。三维柱状thread由于其独特的曲面结构决定了其更容易产生不稳定现象,液滴的断裂过程也比二维情况的要快一些。在数值模拟部分,我们用VOF方法模拟了同轴流和T型剪切流中的液滴生成过程,详细研究了各个流动和物性参数对液滴生成过程的影响。我们对flow-focusing通道产生液滴过程的压力情况进行了详细分析,以其观测实验无法观测到的流动参数。我们对双重乳液包裹以及液滴的再次分裂行为也进行了VOF模拟,并对VOF模拟中网格和误差的关系进行了探索。在最后我们还简单介绍了利用有限元数值软件COMSOL中用Level set模拟了液滴的生成,指出了在模拟过程中保证Level set方法的守恒性是非常重要的。本文最后简要介绍了我们在微流控芯片其他领域的一些探索,包括了微流控加强混合措施,微流控血液检测和分离,微流控无膜燃料电池等等。