芯片实验室在化学和生物领域有多种应用。它提供了一种便携式和低成本的替代实验和操作的方法,可以避免分析实验必须在设备齐全的科学实验室进行。因此,一种被称为微流控技术的先进技术引起了越来越多的关注,微混合器作为微流体控制芯片的重要组成部分,在分析系统的集成化、小型化、化学合成及能源生产等领域有着广阔的应用前景。由于被动式微混合器在流体的混合过程中不需要施加外力的特点,通过对其几何结构的研究来实现混合目的变得尤为重要。本论文总结了近年来国内外被动式微混合器的研究现状。在前人研究成果的基础上,结合Koch分形理论对几何形状的改变特性,对被动式微混合器的结构进行设计和优化,并进行数值仿真。首先,针对传统的二维微通道内设置障碍物的微混合器,利用Koch分形来改变障碍物的形状,通过仿真发现在分形混合区域内产生八个涡流区域,有助于提高混沌对流,提高混合效率。然后,把Koch分形对形状的改变应用到三维通道的壁面上,并且以Koch分形的形状结构设计了Koch分形微通道,在壁面作用下产生的聚合分离现象对促进混合具有决定性作用。针对传统的人字形或鱼骨形挡板微混合器,我们利用科赫分形原理对其形状进行改进来提高微混合器的性能,通道内流体在分形挡板处产生螺旋现象,并且流体浓度沿通道方向剧烈波动,浓度曲线呈快速收敛,流体混合均匀。最后,针对Koch分形微通道的微混合器,并在实验室前期研究的基础上对微通道的加工方法,对微混合器的键合技术进行了适当的改进,通过二次加压来提高键合强度和成功率,避免发生漏液现象。