應用電滲透流(electroosmotic flow)泵浦效應進行太空立方衛星或水下載具電力推進(electric propulsion, EP)為近年來逐漸受到矚目的新興研究領域。由於相關微型載具的酬載受限，電滲透流推進裝置普遍所具有的高推力與低耗能特性便成為電滲推進與其他電力推進技術競爭的關鍵優勢。然而，電滲透力一般僅能在導電度較高的電解質水溶液中誘發明顯的泵浦或推進效應，而較難有效驅動太空應用上常見的低蒸氣壓低導電度流體。因此，電滲推進器所能採用的工作流體或推進劑(propellant)種類，將受到大幅的限制，而其應用靈活度與推進表現也較難透過推進劑的選擇來獲得進一步的提升。在本研究中，我們將雙液型電滲泵(以電滲力驅動電解液，電解液再透過黏性帶動導電度較差之流體層)的概念與電滲推進器結合，提出了一創新的雙液型電滲透流推進模式，並針對此雙液型電滲推進器的各項能耗，進行系統化的分析與探討。
如圖一所示，本研究考慮由具疏水性滑移壁面所構成的狹縫狀流道電滲透流流場。流場中有兩種各自具不同黏性、電容率、導電度等性質之工作流體，其中核心流體層由液體1所佔據，而液體1與兩壁面之間則由液體2所佔據。在考量固-液與液-液交界面上皆存在有電雙層結構的條件下，我們為雙液型電滲推進器建立理論模式，並以解析方法求取此電滲流場中的焦耳熱(Joule heating)、黏性摩擦(viscous dissipation)、壁面滑移摩擦(sliding friction)與推進動能(kinetic energy)等能量流，最後再進一步導出包含比衝(specific impulse)、推力(thrust)、推進效率(thruster efficiency)與推力功率比(thrust-to-power ratio)等各項推進表現。
參數分析顯示，雙液型電滲推進流場所得推力、推進效率及推力功率比皆會在兩液體德拜參數( Debye parameter, κ )比值 κr=κ1/κ2 落於0.1~1之間時取得極大值(圖二)。鑒於德拜參數與液體導電度呈正比關係，此結果意味著我們可透過調整兩液體各自的導電度或離子濃度，來最大或最佳化雙液型電滲推進器的各項推進表現。此外，我們也發現在德拜參數比值趨近於無限大時，即液體1導電度極高的情況下，焦耳熱效應將成為電滲推進器的主要能耗(圖二d)，並使得推進效率(圖二b)與推率功率比(圖二c)降至零。而在德拜參數比值趨近於零的情況下，即液體1相較於液體2極為不導電時，各推進效能(圖二a, b, c)與各項能耗(圖二d)也會各自趨近於一常數值。就其物理意義而言，雙液型電滲推進流場在此極限狀況下，即近似了一受電滲驅動的電解液(液體2)以黏滯性拖動另一不導電流體(液體1)的電滲系統。
本研究所得之成果除顯示雙液型電滲推進流場能有效提高各項推進性能表現外，更有助於大幅提升電滲推進器在推進劑選擇以及實務應用上的靈活性和可行性。（機械系黃信富教授提供）
圖一、雙液型電滲推進器暨流場幾何示意圖。
圖二、雙液型電滲推進器之(a)推力、(b)效率、(c)推力功率比，與(d)各項能耗對兩液體德拜參數比值( κr=κ1/κ2 )之變化趨勢。在(d)圖中，
表黏性摩擦、
表壁面滑移摩擦、
表焦耳熱效應，而
表流體動能。