利用电渗流产生泵和阀的动作驱动流体在微管道中流动，是一类较成熟的方法在微流体系统，尤其是在生物和电泳芯片中，得到了广泛的应用，是目前最成功的微流体驱动和控制方法之一，电渗现象是一种宏观现象，它是指在电场作用下，管道中或固相多孔物质内，液体沿固体表面移动的现象。图1.3-16为电渗流形成的原理图，电渗流产生的前提是在与电解液接触的管壁上有不动的表面电荷，这种表面电荷来自于离子化基或是液体中被强力吸附在表面的电荷，例如，石英毛细管壁上的表面负电荷来自于硅经基 在水溶液中发生电离所产生的SiO2负离子在表面电荷的静电吸附和分子扩散的作用下,溶液中的抗衡离子就会在固液界面上形成双电层，而管道中央液体中的净电荷则几乎为零，双电层由紧密层和扩散层组成，其中紧密层的厚度约为1～2个离子的厚度，当在管道两端施加适当的电压时，在场的作用下，固液两相就会在紧密层和扩散层之间的滑动面上发生相对运动。由于离子的溶剂化作用或黏滞力的作用，当形成扩散层的离子发生迁移时，这些离子就会携带着液体一同移动，因此形成了电渗流。液体随扩散层的离子移动，从开始到形成稳定的速度轮廓，所需要的时间很短。数值计算的结果表明这一时间是100μs～1ms。在这段时间之后，电渗流的速度轮廓是一个平面，就像一个瓶塞。电渗流在管道中匀速流动，不存在径向的流速梯度。这一点与压差引起的抛物线形的流体速度轮廓不同，两者对比见图1.3-17。
Hasrrison等用电渗流来驱动微流体,成功实现了微芯片上的电泳分离实验。后来这种技术经过不断完善，被广泛应用于生物芯片等微型化学分析系统中样品的传输和控制。利用电压切换,可以在微管道的交叉口控制电渗流流动的方向，实现阀的功能。优化管道的几何尺寸，可以在管道的不同部分产生不同的流速，这在生化分析中，例如，溶液的混合和多个样品的并行处理中很有用处。Harrison等在微机械技术制作的宽度为20μm的玻璃微管道中获得的电渗流流速达1cm/s,目前典型的电渗驱动驱动技术流速
在10nL/s～0.1μL/s.值得一提的是 Schas-foort等制作的称为“流动场效应晶体管”的流动控制元件。这种元件具有微电子中的场效应晶体管功能，可以实现在电渗流驱动的微流体管道中流动的控制和切换.Schasfoort等利用50V的电压在垂直微管道的方向上产生1.5MVCM 的电势差，利用该 电势差可实现对电渗流的大小和方向控制。利用两个 FlowFET,甚至可以逆转单管道中电渗流的方向。图1.3-18为 FlowFET的结构图 。Rice等和其他研究员对电渗流进行了理论分析。Manz等对电渗驱动和控制与微芯片上的电泳分离进行了综述。
电渗驱动与控制方法简单、无可动部件、容易在微管道中运用。该方法虽然没有机械阀，却可以通过电压的切换实现阀的动作,所以被广泛应用在微生化分析领域，是目前较成熟和效率较高的微流体驱动技术。但电渗驱动与控制也存在一些缺点。首先，电渗流对管壁材料和被驱动流体的物理化学性质 敏感，因此它只适用于一定范围的流体和管壁材料。例如：由于焦耳热过大，高离子强度的液体不能用电渗流来驱动，因此很难用 电渗的方法来驱动血液和尿液这样的生物流体。为形成电渗流所需要的双电层，溶液的pH 和离子浓度都有一定要求。一些有机化合物和溶剂就不能形成双电层。而且表面杂质也会影响双电层的形成。此外，电渗流的形成，对与液体接触的表面材料也有要求,表面要能提供负电荷；此外产生电渗流所需 要的高压电压电源会带来安全、功耗、和所占空间大的问题，这不利于系统的微小型化；电渗流的实现要求流体在管道中保持连续性，这使得当管道中存在气泡时该方法不再有效，这就需要在用电渗法驱动流体时，要加倍小心地防止管道中产生气泡；最后电渗流尽管适于驱动和控制狭窄管道(<100μm)中的微量液体，但由于焦耳热问题，它却不能高速(>1μL/s)驱动更宽管道中的流体。而这一能力在许多微流体应用中是必要的。
