微流控芯片是以微米级通道网络为基本特征,以微机电系统(MEMS)为加工平台构建的微分析单元与系统,将生物、化学等领域所涉及的样品制备、分离、检测、反应等基本操作单元集成到一块几个平方厘米的芯片上。由于其具有微型化、集成化、自动化、分析速度快、样品消耗少等优点,具有广泛的应用前景,在疾病诊断、药物筛选、环境保护、司法鉴定等领域发挥重要作用。微流控芯片可以在野外及其他实验室以外的场所使用,因而又被称为芯片实验室。但是,在实际应用中,真正能在野外使用的芯片还相当少见,因为芯片往往需要配备比较复杂的系统进行溶液的驱动和控制等操作。利用电渗现象进行微流体的驱动,可以非常灵巧,便于集成和多路控制,因此,微电渗泵的驱动系统微型化与集成化是微流控芯片扩展其应用范围的关键技术之一。本论文围绕解决微流控芯片上电渗泵存在的两个问题,即主通道中电场干扰与操作电压高带来的安全与功耗等问题,进行探索,具体研究内容如下:1.基于标准光刻与湿法刻蚀技术,优化了玻璃微流控芯片的制作工艺。建立了低温键合方法,为玻璃微流控芯片的后续应用建立基础。2.建立微流控芯片微通道选择性聚电解质层层自组装电荷修饰方法,在不同的微通道表面修饰不同的电荷,为芯片表面的多功能化建立技术基础。3.对于微电渗泵主通道电场干扰问题,设计了Y型无电场微电渗泵,通过聚电解质自组装修饰使Y型两侧臂通道表面分别带正、负电荷,当电渗泵工作时,外加电场仅存在于侧臂通道,而主通道中无电场作用。侧臂通道由一系列平行微通道构成,以增大电渗泵流速。4.对于微电渗泵需高电压驱动问题,设计了一种多级微电渗泵,即通过电渗泵单元串联、电压并联、减小电渗泵通道长度的做法实现在低操作电压下电渗泵压强串联,增大电渗泵压强。在驱动电压为50 V时,7级电渗泵的输出压强约为710 Pa。5.设计并制作了一系列基于拐角、单元长度变化的微混合器,并采用荧光法、标准偏差法考察了Reynolds数、拐角、单元长度对混合效果的影响。