傳統的泵和壓縮機是由包括葉輪、軸承和電動機構成的龐大剛性系統。在工作的過程中，它們不僅需要潤滑還極易產生噪音，就連基於壓電執行器或電泳的微型泵也無不例外。電動柔性、可伸縮泵的缺乏阻礙了流體驅動軟體系的多方面應用，例如機器人和機電一體化（致動器和傳感器）、生物學（細胞培養的微流體）和可穿戴設備（熱量分配）等。
近日，洛桑聯邦理工大學軟測量實驗室 Herbert Shea教授和Vito Cacucciolo博士後開發了一台帶有嵌入式柔性電極完全軟的泵。該泵重量僅為1.0 g，可通過模塊化泵元件（75 mm×19 mm×1.3 mm，流體通道尺寸為55 mm× 2 mm×0.5 mm）組成，沒有活動部件，在工作時靜音且不產生振動。此外，通過簡單的調整電場就可對液體的流速進行掌控。最後，研究人員分別將可伸縮泵集成於紡織手套、嵌入軟彎曲結構，展示了其在可穿戴、軟機器人等領域的應用價值。
無線致動器應用展示
熱傳導應用展示
流體肌肉應用展示
它是如何工作的？
那麽這種可伸縮泵的工作原理是什麽呢？其實，在這種泵的流體通道裡充滿了介電液體。當施加電壓時，電子從電極跳躍到液體，使得一些分子帶電。而這些分子易被吸引到其他電極上，致使剩餘流體的運動。具體的機理主要有以下兩種：
a. 帶有傾斜電容器的傳導泵。首先在電極附近形成雜化電荷層，這些層相對於最近的電極具有更高濃度的相反極性離子。然後，這些離子會被吸引到最近的電極並在那放電，導致電極表面電場流入，使得液體在具有傾斜幾何形狀的電容器中流動。
b. 帶有交叉電極的電荷注入。當電場足夠高以克服能壘時，導致場發射，電子從陰極隧穿到介電液體中。產生的離子被電場加速，直到它們在陽極放電，沿途傳遞動量到中性液體分子。
兩種不同幾何形狀的電極和相應的電流體動力學（EHD）機制
圖文快遞
圖1.基於電荷注入EHD的可伸縮泵。
圖2.可伸縮EHD泵的性能。
a.碳泵在0％和10％應變下的壓力與流速的關係。在10％應變下電壓增加10％，以保持與0％應變相同的電場。b. 碳和Ag泵的零流量（輸出閥關閉）的壓力和電流與施加電壓的關係。對於Ag泵，可以通過反轉所施加電壓的極性來反轉流動方向。c. 對Ag泵進行壽命測試，施加±8 kV方波1小時。d. 碳泵響應1 Hz方波振幅0-4.7 kV產生的壓力。e. 碳泵對4.5kV電壓階躍的瞬態響應，顯示壓力上升時間為0.4s，下降時間為0.14s，均為10％至90％壓力。f. 當一個，兩個或所有三個泵啟動時，三個泵串聯連接產生的壓力。對於代表一個泵和兩個泵的曲線，顯示的數據是三次實驗的平均值，以便包括來自所有三個設備的數據。
圖3.將可伸縮泵嵌入紡織手套中，用於體內熱調節。
閉環流體回路包括泵和縫在紡織手套（“冷”側）中的蛇形柔性管，以及粘合到柔性加熱器（“熱”側）的蛇形柔性管。當泵運行時，佩戴者可以容易地彎曲手腕。泵使流體從加熱器循環到手套，然後返回到另一側。紅外圖像中的顏色對應於溫度圖（參見最右邊的顏色條）。最左邊的紅外圖像顯示加熱器和泵都關閉時的初始狀態。對於第二個紅外圖像，加熱器打開，泵關閉：加熱器的溫度遠高於臂的溫度。泵啟動幾秒鐘後拍攝第三張紅外照片。人們可以看到冷液從右管進入“熱”回路，熱量從左管傳出。最右邊的紅外圖像顯示，在40秒的流體循環後，加熱器的溫度降低。軟泵的溫度不變確認了其可忽略不計的熱量產生。
圖4. 將可伸縮泵與彎曲流體制動器結合製備流體肌肉。
a.流體肌肉的縱向橫截面示意圖，顯示主要成分。泵的入口與致動器底部的小容器相連，而出口與波紋管形彎曲室（軟致動器室）相連。b. 整個執行器柔軟，容易變形。c. 一旦預先填充介電液體，執行器就沒有任何外部管道。當施加電壓時它會彎曲：軟泵將液體從儲液器移動到彎曲室，從而產生變形。d. 測量的彎曲角度與施加電壓的函數。
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