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    微泵作為微流體系統的“心臟”，是微流體輸送的動力源，也是微流體系統發展水平的重要標志。作為一種重要的微型執行部件，微泵還可廣泛應用于藥物輸送、血液運輸、DNA合成、電子冷卻系統、微全分析系統、微型燃料電池、微型衛星推進系統等領域，具有巨大的市場應用前景。

    

    微泵根據其有無可動閥片分為有閥微泵和無閥微泵。典型的無閥微泵有收縮－擴張型微泵，以及基于流體性質的非機械式微泵。有閥微泵的優點是原理簡單，制造工藝成熟，易于控制，反向截止性能較好。

    但缺點也很明顯：由于閥片的存在，微泵加工工藝要求高，結構復雜，不利于集成以及微型化；閥片易疲勞，并且回流現象不可避免，微泵效率低；在藥物輸送、血液運輸等領域應用中，閥門的存在會造成堵塞，且容易損傷細胞。

    相比于有閥微泵，無閥微泵有以下優點：結構簡單，易于加工和制備，可以制成平面結構，或者直接和微流控芯片一體化加工，便于微泵的微型化、集成化；無閥微泵利用微流體的特性，可以連續輸送流體，能精確檢測和控制流量，在生物醫學方面應用廣泛。

因此，無閥微泵成為21世紀微流體系統微型化、集成化、控制精準化程度進一步提高的突破口，具有廣闊的應用前景。

1)壓電驅動微泵

壓電驅動微泵是基于壓電晶體的壓電特性驅動薄膜振動從而實現泵送流體的。

2) 靜電驅動微泵

靜電驅動是基于庫倫力的原理，在其中一個固定電極上加單一極性電壓，在另一個與泵膜相連的可動電極上加交變電壓，交替產生雙向形變，從而實現泵送功能。

3) 熱氣驅動微泵

熱氣驅動基本原理是利用加熱產生的氣體膨脹力為驅動力。熱氣驅動微泵的驅動器一般由加熱器、泵膜和密閉壓力室組成。通過加熱冷卻壓力室的氣體產生膨脹和收縮動作，推動泵膜運動。

4) 電磁驅動微泵

電磁驅動微泵的原理是將永磁鐵貼在泵膜上，利用線圈產生的交變磁場，使得永磁體帶動泵膜往復運動，達到泵送流體的目的。電磁驅動的優點是輸入電壓低、泵膜變形大、頻率調節方便、響應快，并且可以遠程控制。缺點是能耗高、電磁材料微加工困難、由于線圈存在難以微型化。

5) 形狀記憶合金驅動微泵

形狀記憶合金驅動(SMA)是利用合金隨溫度變化發生相變的特性，來提供驅動力。它的形狀記憶功能通過馬氏體相變的可逆性來體現。常見的記憶合金有鈦鎳合金、金銅合金、銦鈦合金、銅鋅合金等，其中鈦鎳合金最常見。

這種微泵的優點是驅動力大，泵膜變形大，缺點是泵膜的變形較難控制、響應慢、驅動頻率低(一般在100 Hz以下)、效率低。Xu等研制了形狀記憶合金薄膜驅動微泵。該微泵以硅為材料，采用硅微加工工藝、金－硅共晶鍵合等技術制成。

通過對NiTi條施加一定頻率的交變電流，泵膜在NiTi條的相變應力下產生往復振動，而實現流體泵送。當驅動頻率為50～60 Hz時，可以獲得340 μL/min的最大流量。

6) 電致動聚合物驅動微泵

在外部驅動電壓的作用下，能產生一定形狀和尺寸變形的聚合物被稱為電致動聚合物(EAP)。EAP是一種新型智能材料，目前應用于微泵的電致動聚合物主要有介電彈性體(DE)、離子聚合物金屬復合材料(IPMC)和導電型聚合物聚吡咯(Polypyrrole)。電致動聚合物在電場的作用下可產生大幅變形，遠大于現有的壓電材料，可以大幅提高泵送能力。

• 非機械式微泵

1) 電液動力微泵

電液動力(EHD)微泵基本原理是利用流體中帶電離子在電場作用下的遷移，從而帶動整個流體遷移流動的目的。這種微泵的優點是無閥無活動部件、結構簡單、對微加工工藝要求不高、成本低；但這種微泵對流體的介電性質有特殊要求，只能用于絕緣液體或導電率極低的液體，如乙醇、丙酮、異丙醇等，限制了其應用。

2) 電滲驅動微泵

電滲驅動(EO)微泵是指外加電場使微通道壁面帶有固定電荷，利用其產生的電滲現象驅動液體。按驅動方式分主要有直流電滲泵和交流電滲泵兩種。直流電滲泵需要超高電壓，一般要幾千伏; 而交流電滲泵驅動電壓低，可以有效抑制電解反應。

這種微泵的優點是結構簡單、流動穩定、易于控制、背壓高; 缺點是驅動電壓高、流量小、外界影響因素多，而且僅適用于電解質溶液。Chen等設計了一種平面電滲驅動微泵，該泵采用顯微光刻和濕法腐蝕工藝在玻璃基板上加工而成，使用電導率為4×10-4 S/m的去離子水為介質，當施加電壓為1 kV 時，微泵最大流量為15 μL/min，最大背壓為33 kPa。

3) 磁流體動力微泵

磁流體動力微泵(MHD)是利用磁場和電場施加于導電流體的洛倫磁力作為微泵的驅動力，一般驅動電導率在1 S/cm數量級的導電液體。驅動電壓可以采用直流電和交流電兩種方式。MHD微泵結構簡單，成本低，驅動電壓低，流動穩定且可雙向控制；但只適用于導電率較高的流體。

4) 電浸潤式微泵

電浸潤式微泵利用表面張力來驅動流體運動。微尺度下，表面張力是一種主要作用力，而金屬液體的表面張力會因電壓改變而變化，在充滿電解液的管道中施加電壓金屬液滴就可以沿著管道運動，推動流體運動。

這類微泵具有功耗低、響應快、表面電化學不活潑等優點。Yun等研制了一種連續電浸潤式微泵，微泵由三層粘結在一起的晶片組成，用SU－8膠形成封閉空間將電解質溶液和水銀滴封閉在一起，利用水銀滴往復運動產生壓力差驅動硅膠膜運動。當驅動電壓為2.3V，驅動頻率為25Hz時，可以獲得最大流量為70 μL/min，最大壓力為800 Pa，而消耗功率僅為170 μW。

    Comsol官網有提供一種類型此模型模擬無閥微泵的機理，該微泵設計為在低雷諾數下有效，克服了流體動力學可逆性。無閥泵堵塞的風險最小，并且對生物材料很溫和，因此在微流體系統中通常是首選部件。

   微泵內部有類似生物纖毛微結構，模型使用流-固耦合 接口求解流體的流動及結構的相應變形。

以下是該無閥微泵不同纖毛長度下，運送細胞的分析結果展示，分析了纖毛對運送對象的影響。

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