晶体材料的形貌会极大的影响其物理和化学性能,比如光学性能、导电性、热学性能与磁学性能等,使用添加剂对晶体形貌进行精准调控是非常重要的研究领域之一。但由于不同浓度、不同种类的添加剂甚至比例不同都会对晶体形貌有巨大影响,因此使用添加剂对晶体形貌进行精准调控往往需要大量的实验数据及相关经验,费时费力。发展一种能够快速进行大规模结晶条件筛选的方法非常必要。自20世纪90年代以来,各种具有不同功能的微流控芯片已经广泛应用于生物、化学、医学等领域。微流控芯片种类繁多,特别是其管道网络和管道尺寸的差异会影响最终的功能。通过对管道网络和管道尺寸进行设计从而实现对微流体的精准操控,并利用微尺度下流体的固有特性来构建具有特定功能的微流控芯片是最常用的设计方法之一。本文基于微尺度流体所具备的层流以及通过自由扩散进行传质过程这两个固有特性,设计了两种高通量浓度梯度微流控芯片,重点分析了微流控芯片中物质的传递及产生的浓度场。该微流控芯片能够创造物质的浓度梯度及微环境以实现物质反应最优条件的快速筛选。通过在微流控芯片中进行碳酸钙结晶实验研究了添加剂对于碳酸钙形貌的影响。选择碳酸钙作为研究材料是因为碳酸钙是一种重要的无机晶体材料,许多添加剂（如无机离子、氨基酸、聚合物、表面活性剂等）在单独存在时便能极大的影响碳酸钙晶体的最终形貌,而多个添加剂对形貌影响更加复杂,现阶段对这一影响规律的探索深度不足,研究添加剂对碳酸钙晶体形貌的影响在工业与科研上都具有重要的意义。本文主要的研究内容包括:1、基于微尺度下流体的层流和自由扩散传质方式,分析了微尺度流体的流动和传质过程,设计并制备了两种高通量浓度梯度微流控芯片,随后采用COMSOL Mutiphysics软件对浓度场、流速场进行了仿真计算,并用R6G荧光实验进行了验证。结果表明所制备的两种微流控芯片都能够产生所需的浓度梯度及微环境。2、采用共沉淀法在设计的单层高通量浓度梯度微流控芯片中快速研究了单个添加剂Mg2+对碳酸钙结晶的影响,对生长的晶体进行了SEM形貌表征、拉曼光谱晶型分析以及Mg元素含量分析。结果表明,所制备的单层微流控芯片能够快速研究不同离子组成对碳酸钙晶体形貌的影响。有添加剂Mg2+存在时,CO32-:Ca2+的比值变化引起了方解石晶体形貌从纳米颗粒聚集到不规则的菱形晶体再到典型的方解石菱形晶体的连续性形貌改变,丰富了碳酸钙晶体形貌调控理论。3、使用碳酸铵扩散法在设计的三层高通量浓度梯度微流控芯片中快速研究了多个添加剂对碳酸钙结晶的影响,使用SEM对微流控芯片中生长的晶体进行了形貌表征。结果表明,所制备的三层微流控芯片可以快速研究多个添加剂对碳酸钙晶体形貌的共同作用,无定型碳酸钙（ACC）寿命随着Mg2+、L-谷氨酸浓度的提高而延长。在单个添加剂情况下,无论是Mg2+还是L-谷氨酸,随着添加剂浓度的连续降低,晶体形貌都发生了连续性的转变。在两种添加剂共同作用下,添加剂对晶体形貌影响更大。