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機械與非機械的對決：微泵的兩種技術到底有何不同？
隨著微流體技術的快速發展，微泵作為控制和操作小體積液體的關鍵裝置，越來越多地引起了學術界和工業界的廣泛關注。雖然各類小型泵常被稱為微泵，但實際上這一術語的準確定義應限制於功能尺寸在微米範圍內的泵。微泵的迷你化整體尺寸、潛在的成本效益以及與現有微型泵相比更高的劑量精確度，進一步推動了這一創新泵類的興趣。
微泵的簡介與歷史
最早的微泵可追溯到1970年代中期，但在1980年代，隨著Jan Smits和Harald Van Lintel開發的MEMS微泵，才開始引起廣泛興趣。1990年代的基本MEMS微泵相關工作為今後的發展奠定了基礎。近年來，為了實現在偏遠地區的功能，無機械微泵的設計也取得了進展，這類泵不依賴外部電力來源。
微泵的類型與技術
在微流體世界中，物理法則的特徵發生了改變。舉例來說，體積力如重力或慣性常常變得可以忽略，而表面力則可能主導流體行為。在大多數情況下，微泵依賴於微型驅動原理，這可合理地僅擴展到一定的尺寸範圍。微泵可以分為機械系統和非機械系統。
機械微泵
機械微泵包含有活動部件，通常包含驅動元件和微閥膜或閥片。在驅動力方面，這些泵可以利用壓電、靜電、熱氣壓、氣壓或磁效應等原理。
膜片微泵
膜片微泵利用膜片的重複驅動來推動液體。當膜片因某種驅動力向上彎曲時，液體被吸入入口閥中。隨後，膜片向下弛緩，將液體排出出口閥，這一過程持續重複。
壓電驅動的膜片微泵依賴於壓電陶瓷在施加電壓時的變形，這一過程造成了微泵腔體內壓力變化，進而推動液體進出。
蠕動微泵
蠕動微泵由至少三個串聯的微閥組成，這些閥門依次開關以保持液體從進口到出口的流動。
非機械微泵
非機械微泵則不含移動部件，並通過靜態閥或外部影響來控制流量。這些泵包括壓力調節的靜態幾何閥和利用毛細作用的微泵。
毛細微泵
在微流體技術中，毛細泵不需要外部驅動電源進行操作，通常被應用於側流測試中。最近開發的毛細微泵可以實現與液體粘度和表面能無關的恆定流量。
化學驅動微泵
這些微泵通過將納米馬達固定到表面來實現流體的驅動，利用化學反應生成流量。
應用
微泵在工業應用中有多種潛力，包括在製造過程中精確輸送少量粘合劑，或在生物醫學領域中使用於便攜式或植入式藥物釋放設備。微泵的應用同樣包括氣體和微粒質量傳感器，用於監測個人空氣質量。
通過MEMS製造技術，基於傳導原理的氣體傳感器可以迷你化，以便適配便攜設備及智能手機。
微泵的潛在用途不勝枚舉，範圍涵蓋從藥物釋放系統、氣體監測到香味釋放裝置等多個場景。
那麼，在微泵技術的迅速發展中，機械與非機械微泵的未來將如何進一步改變我們的生活？
