微全分析系统具有高集成、低消耗、方便使用等优点,所以获得了广泛的应用。其在工作中,需要精确有效地控制微流体在系统中的运行,这就需要借助大量微阀门的开关来保证,而且微阀门必须具有高效可靠、易于微系统结合等特点。相变阀通过制冷凝固或加热融化局部流体来关闭或开启微流道,符合微全分析系统对微阀门的要求,从而其得到了广泛的关注。本文的主要工作为研究微流控芯片上相变阀的工作特性。建立了相变阀的理论模型,并且对相变阀的工作特性进行了数值模拟,制作了集成相变阀的微流控芯片,并且对相变阀的工作特性进行了实验测试。以电渗或压力驱动下不可压缩的牛顿流体为对象,使用N-S方程和连续性方程描述微流体的运动,使用热传导方程和相变方程描述制冷作用下微流体的能量传导以及产生的相变。使用流体计算软件CFDRC进行数值模拟,获得了微流体在电渗或压力驱动下制冷作用产生的相变分布和流场分布,以及电渗驱动下微流体的温度场分布。相同驱动流量下,电渗驱动时相变阀关闭微流道所需的制冷密度大于压力驱动时的制冷密度,这是由于电场在驱动微流体的同时,产生了焦耳热。根据测试实验对芯片的要求和不同芯片材料在制作工艺中的特性,设计制作了集成相变阀的PDMS-玻璃-PMMA微流控芯片和PMMA-PMMA微流控芯片。分别介绍了两种芯片的结构和制作工艺。相变阀的驱动装置为国内商品化的半导体制冷器件。分别搭建了电渗和压力驱动下的测试平台,通过微流体由液态凝固为固态时电导率的阶梯性变化,测试获得了芯片上相变阀关闭微流道所需的时间。驱动电压或压强越小、制冷密度越大,相变阀越容易实现功能。