微泵作為微流控系統的“心臟”，是微流體輸送的動力源，也是微流控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。

按有無運動部件，微泵可以分為機械式和非機械式。機械式微泵驅動力較大、響應速度快，是目前應用的主流，但因為有可動部件，結構復雜，存在機械磨損和泄漏現象，不利于微型化、集成化發展。非機械式微泵將非機械能轉變為微流體的動能，沒有運動部件，結構簡單、流量連續穩定，是目前研究的熱點。

機械式微泵的分類

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。常見的壓電材料有壓電片、PZT壓電堆、壓電薄膜。壓電驅動的優點是結構簡單、驅動力大、響應時間短、能耗低、效率高；其缺點是驅動電壓高、振幅小，自吸困難，限制了其應用范圍。

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。靜電微泵具有低功耗、響應快、驅動頻率高等優點; 但不足的是驅動電壓高，體積沖程小，而且還需在微泵加入防止電路短路的絕緣膜，加工工藝要求高。

熱氣驅動微泵

熱氣驅動原理類似于蠕動型氣動微泵，主要通過氣體加熱膨脹導致彈性薄膜形變實現微流體的驅動。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。熱氣驅動微泵提供的驅動力較大，可在較低的驅動電壓下獲得較大的膜片變形，并且熱驅動器容易集成在泵體中，微泵整體體積較小; 但是由于冷卻較慢，微泵響應慢，驅動頻率低，一般為幾赫茲，而且功耗較大。

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。

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。

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。

非機械式微泵的分類

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。

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。

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。

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。

文章來源：《微泵的研究現狀與發展》作者：許忠斌   楊世鵬   劉國林   阮曉東  許忠斌   楊世鵬   劉國林   阮曉東