纺织品的广泛使用及其与的密切接触使功能性织物成为可穿戴设备的一种有吸引力的技术。在创造可穿戴技术时，纤维具有多重优势，因为它们具有灵活性、可扩展性以及与现有纺织品生产技术的兼容性。基于纤维的致动器、传感器、储能和能量收集设备展示了该领域的进展以及这种形式带来的好处。
流体驱动是软机器人的基础，软机器人是可穿戴技术的关键轴。但是，许多基于液体的可穿戴辅助技术需要一个大而嘈杂的泵，将其整合到衣服里是不现实的。这导致了一个矛盾：可穿戴设备通常被拴在无法穿戴的泵上。所以，以可穿戴和便携式方式产生有意义的流体动力（压力和流量的乘积）仍然是一个重大挑战。
为了解决以上挑战，洛桑联邦理工学院Herbert Shea教授和Michael Smith博士共同报告了一种可拉伸纤维形式的流体泵。流体泵的压力源可以直接集成到纺织品中，从而实现不受束缚的可穿戴流体。此流体泵由嵌入薄弹性体管壁内的连续螺旋电极组成，并通过电荷注入电流体动力学悄悄地产生压力。每米纤维产生 100 千帕的压力，流速可能接近每分钟 55 毫升，相当于每公斤 15 瓦的功率密度。相关成果以“Fiber pumps for wearable fluidic systems”为题发表在最新一期《Science》上。
作者展示了纤维形式的流体泵如图1A所示。该泵是一种柔性且可拉伸的管子，直径是毫米级别的，可以在没有任何部件移动或振动的情况下产生连续的流体流动。纤维产生的压力和流量是其长度（图1E）和直径（图2B）的函数。纤维泵能够以与可穿戴设备固有兼容的外形尺寸泵送液体（图 1F）。直接在管道内产生流量（图 1G）。这大大改善了可穿戴设备的设计自由度。泵可以分布在整个设备中，提高了舒适度，并实现先进的多泵可穿戴设备。
纤维泵使用电荷注入电流体动力学（EHD）的原理来产生流体流动。嵌入泵壁的两个螺旋形电极对特殊非导电液体的分子进行电离和加速。离子运动和电极形状产生一个净的前向流体流，从而实现安静、无振动的流动。这个过程只需要一个手掌大小的电源和电池。
为了实现该泵的独特结构，研究人员开发了一种新的制造技术，包括将铜线和聚氨酯线缠绕在一根钢棒上，然后用热量将它们熔化。钢棒被移除后，2毫米的纤维可以使用标准的编织和缝纫技术整合到纺织品中。该泵的简单设计具有许多优点。所需的材料便宜且容易获得，并且制造过程可以轻松扩大规模。由于泵产生的压力量与其长度直接相关，因此可以切割管子以匹配应用，从而优化性能，同时最大限度地减轻重量。
纤维泵在垂直于其轴的每个方向上都很灵活，为集成到可穿戴设备和高度兼容的软执行器中提供了极大的设计自由度。即使在15%的应变下，泵的性能也基本保持不变。这足以满足可穿戴应用的应变水平。在重复的单轴应变下，泵可以承受至少5000次循环至10%的应变，以3 mm的弯曲半径反复弯曲5000次对泵性能没有影响。
驱动可以通过使用纤维状人造肌肉来实现，其概念类似于反向气动人造肌肉（IPAM）。这些逆液压人工肌肉（IHAM）可以直接与纤维泵集成（图3A）。IHAM由一根弹性管组成，其壁内嵌入了一根非弹性螺纹螺旋。该螺纹充当径向约束，因此当 IHAM 被纤维泵加压时，设备不会径向膨胀，而是沿其长度延伸（图 3B）。由于致动器的内部体积低（~3μl）和纤维泵的高性能，致动速度快（图3C）。对施加电压的响应是可重复的，具有低迟滞（图3E）的优点。纤维 IHAM 的快速时间响应有助于在准静态状态之外运行（图 3F），并且可以继续运行数千个周期（图 3G）。
纤维泵可以直接集成到纺织品中以创建活性织物（图3H）。图3I所示装置由流体织物肌肉和直接编织到织物中的纤维泵组成。作者实现了1.7N 的最大等轴向力，这可以通过调整泵电压来控制（图 3J）。此外，整个设备也可以用标准洗衣粉清洗，而不会影响其性能。
作者还演示了纤维泵在热活性纺织品中的两种应用。图4A所示是一种热触觉手套，这是一类用于产生不同温度感觉以增强虚拟现实沉浸感的设备。激活泵在手指周围快速流动冷流体（图 4B），在2秒内将泵冷却到流体温度，并为用户提供热触觉刺激。一旦泵电压被移除，并且没有来自储液罐的恒定冷却液流量，泵就会恢复到室温。在虚拟现实环境中，这允许以一定程度的时空分辨率模拟物体的温度和热特性：代表虚拟物体的物理物体可以感觉到冷，并且这种感觉只能通过与物体接触的手指来感受（图4C）。同样的原理可以应用于整件服装（图4D）。
作者已经展示了一种柔性纤维形式的流体泵，它能够产生特殊的压力和流速。这一进步允许从可穿戴流体装置中移除刚性和笨重的外部泵，从而有效地将管道变成泵。这些纤维的操作和制造的可扩展性、简单性和稳定性使传统泵送技术无法实现的应用成为可能。
