在微流体控制领域，传统泵送系统往往依赖于复杂的机械阀门结构，这不仅增加了系统的复杂性，还可能带来堵塞、磨损等问题。近年来，随着压电材料和微机电系统（MEMS）技术的快速发展，无阀式压电泵因其结构简单、能耗低、易于集成等优势，逐渐成为研究热点。本文介绍一种新型的无阀式压电泵设计，其核心结构采用费马螺线（Fermat spiral）作为流道布局方式，旨在提升泵送效率与稳定性。

费马螺线是一种数学上具有对称性和渐进特性的曲线，其在自然界中广泛存在，如向日葵的种子排列、某些贝壳的形态等。将这种几何特性引入流体通道设计中，能够有效优化流体在泵内的流动路径，减少湍流和能量损失，从而提高整体性能。

本设计的核心在于利用压电陶瓷片作为驱动元件，在外加电压作用下产生周期性形变，进而推动流体在流管内循环移动。由于采用了费马螺线结构，流道在空间上的分布更加均匀，使得压力波能够在整个流道中更高效地传递，避免了传统直线型或环形结构中常见的死区和回流现象。

此外，该泵设计摒弃了传统阀门结构，通过巧妙的流体力学设计实现了单向流动控制。当压电元件振动时，流体在特定区域被压缩并推向出口，而在回程过程中，由于流道的不对称性，流体无法逆流回入口，从而实现稳定的单向输送。

实验测试表明，该无阀压电泵在低频驱动下即可实现较高的流量输出，且具备良好的重复性和稳定性。同时，其结构紧凑、功耗低，非常适合用于生物芯片、微型化学分析系统以及微流控实验室设备中。

综上所述，基于费马螺线结构的无阀压电泵为微流体控制提供了一种新颖且高效的解决方案。未来的研究可以进一步优化材料选择、驱动频率以及流道参数，以适应更多应用场景，并推动该技术在实际工程中的广泛应用。