CN103864000B - 一种电共轭流体微型泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电共轭流体微型泵，其三棱柱电极、条状缝隙电极、流道槽通过紫外光刻加工技术形成一体化的结构，使三棱柱电极和条状缝隙电极的对中精度高，射流性能好，条状缝隙电极的两侧与流道槽壁为一体化的紧密连接结构、密封性好，避免了电共轭流体在不同电极对间的不规则流动，也提高了射流效率；三棱柱电极、条状缝隙电极、流道槽、导电带通过紫外光刻加工技术形成一体化的结构，使其结构更紧凑、合理，体积小，功率密度大；上盖板与下壳体之间的粘接装配方式，进一步使其外部轮廓尺寸小，功率密度大。使得电共轭流体泵的微型化得以实现。

Description

一种电共轭流体微型泵
技术领域
本发明涉及一种流体泵，尤其涉及一种电共轭流体微型泵。
背景技术
电共轭流体是一种特殊的具有良好电流体动力学特性的机能性绝缘流体，当浸入其中的金属电极被施加数百伏特以上的直流电压时，电极间流体将产生定向流动而形成射流，且射流强度随着输入电压的提高显著增强，这种现象被称为电共轭效应。
电共轭流体泵是利用电共轭效应制作的能够输出一定压力和流量的流体的流体机械。电共轭流体泵作为新型泵，具备无需机械运动机构，能量可直接转换，功率密度大，结构紧凑，体积小，无运行噪音等优点；可广泛应用于电子器件的流体冷却装置中，如可应用于计算机液体冷却系统中。
电极单元（电极对）是产生电共轭效应的核心器件之一，主要有两种：一是平面电极对（阵列），其结构简单，运用微机电系统制造技术易于制作，但电极的高度不足及密封困难，导致流体泵功率密度较低。二是三棱柱电极—缝隙电极对（阵列），其高度大于数百微米保证了泵良好的密封能力和性能。因此，三棱柱电极—缝隙电极对是目前电共轭流体泵电极单元的最佳选择。
已有的基于三棱柱电极—缝隙电极对的电共轭流体泵的组成是：下壳体中的三棱柱电极—缝隙电极对（阵列），下壳体通过上盖板及密封圈实现密封，三棱柱电极—缝隙电极对（阵列）与下壳体外的电源电连接。下壳体中的电共轭流体在三棱柱电极、缝隙电极的电共轭效应下从缝隙电极的缝隙处加速流入下一个三棱柱电极—缝隙电极对，然后被逐级加速，最后从出液口向外射出。其核心部件（电极）的尺寸较大，装配时，需要分别将三棱柱电极（阵列）与缝隙电极（阵列）在下壳体中准确定位，受结构设计，电极（阵列）加工工艺，装配误差等因素的影响，该流体泵中三棱柱电极、缝隙电极间的配合精度难以达到设计要求，流体泵输出性能不甚理想；电共轭流体除了从缝隙电极的缝隙处加速流入下一个三棱柱电极—缝隙电极对外，还有电共轭流体会从缝隙电极与下壳体的间隙处不规则流动，也降低了射流效率；采用螺栓联接上盖板和下壳体，致使流体泵的外部轮廓尺寸过大，降低了其功率密度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电共轭流体微型泵，其三棱柱电极、条状缝隙电极间的配合精度高，条状缝隙电极与流道槽间的密封性好，射流效率高；且其结构紧凑、合理，体积小，功率密度大。
本发明实现其发明目的，所采用的技术方案是，一种电共轭流体微型泵，包括上盖板、下壳体、入液短管和出液短管，其特征在于：
所述的下壳体的底部设置有基板，在硅质的基板上通过紫外光刻技术形成有：胶质的高度为300-500um的流道槽，流道槽内依次排列有多个镍质的电极对，电极对的高度与流道槽的高度相同，每一电极对由三棱柱电极和条状缝隙电极组成，三棱柱电极的尖端与条状缝隙电极的缝隙相对，条状缝隙电极的两侧与流道槽壁紧密连接；
基板上还通过紫外光刻技术形成有：三棱柱电极导电带和条状缝隙电极导电带，所有的三棱柱电极均与三棱柱电极导电带电连接，所有的条状缝隙电极均与条状缝隙电极导电带电连接，三棱柱电极导电带和条状缝隙电极导电带的引出端均伸出流道槽并分别与正极引出线和负极引出线焊接；
基板的上表面粘结硅胶密封板，硅胶密封板上覆盖上盖板，上盖板下表面的侧缘与下壳体的侧壁顶面粘结；入液短管和出液短管固定在上盖板上，并通过上盖板、硅胶密封板的相应通孔分别与流道槽的进液端和出液端相通；正极引出线和负极引出线穿出上盖板。
上述的下壳体的底部与基板之间还设有硅胶缓冲层。
硅胶缓冲层能减少基板上的电极、导电带等微米级的器件在装配时受到的冲击，提高制备的成品率，降低制备成本。
上述的条状缝隙电极的具体结构是：两个横截面呈“L”形的电极的长边的端部相对，且两个电极相对的端部间留有缝隙。
“L”形的电极较之“I”形的电极，与基板的结合更牢固，可进一步提高制备的成品率和其使用寿命。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、三棱柱电极、条状缝隙电极、流道槽通过紫外光刻加工技术形成一体化的结构，使三棱柱电极和条状缝隙电极的对中精度高，射流性能好，条状缝隙电极的两侧与流道槽壁为一体化的紧密连接结构、密封性好，避免了电共轭流体在不同电极对间的不规则流动，也提高了射流效率；
二、三棱柱电极、条状缝隙电极、流道槽、导电带通过紫外光刻加工技术形成一体化的结构，使其结构更紧凑、合理，体积小，功率密度大；上盖板与下壳体之间的粘接装配方式，进一步使其外部轮廓尺寸小，功率密度大。使得电共轭流体泵的微型化得以实现。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例的分解结构示意图。
图2是本发明实施例的外部结构示意图。
图3是本发明实施例的基板及其基板上的零部件的俯视结构示意图。
图4是本发明实施例的基板剖去三棱柱电极、条状缝隙电极、流道槽后的俯视结构示意图。
具体实施方式
实施例
图1-4示出，本发明的一种具体实施方式是，一种电共轭流体微型泵，包括上盖板1、下壳体2、入液短管3和出液短管4，其特征在于：
所述的下壳体2的底部设置有基板5，在硅质的基板5上通过紫外光刻形成有：胶质的高度为300-500um的流道槽6，流道槽6内依次排列有多个镍质的电极对，电极对的高度与流道槽6的高度相同，每一电极对由三棱柱电极7和条状缝隙电极8组成，三棱柱电极7的尖端与条状缝隙电极8的缝隙相对，条状缝隙电极8的两侧与流道槽6壁紧密连接；
基板5上还通过紫外光刻技术形成有：三棱柱电极导电带9和条状缝隙电极导电带10，所有的三棱柱电极7均与三棱柱电极导电带9电连接，所有的条状缝隙电极8均与条状缝隙电极导电带10电连接，三棱柱电极导电带9和条状缝隙电极导电带10的引出端均伸出流道槽6并分别与正极引出线11和负极引出线12焊接；
基板5的上表面粘结硅胶密封板13，硅胶密封板13上覆盖上盖板1，上盖板1下表面的侧缘与下壳体2的侧壁顶面粘结；入液短管3和出液短管4固定在上盖板1上，并通过上盖板1、硅胶密封板13的相应通孔分别与流道槽6的进液端和出液端相通；正极引出线11和负极引出线12穿出上盖板1。
图1还示出，本例的下壳体2的底部与基板5之间还设有硅胶缓冲层14。
图1、3示出，本例的条状缝隙电极8的具体结构是：两个横截面呈“L”形的电极的长边的端部相对，且两个电极相对的端部间留有缝隙。
本发明中基板上的三棱柱电极7、条状缝隙电极8、流道槽6、三棱柱电极导电带9、条状缝隙电极导电带10的加工成形所采用的紫外光刻加工技术为现有技术，如可采用以下的具体操作实现：
（1）在基板5上依次制备钛薄膜、金薄膜，涂布正性光刻胶，曝光、显影得到与拟加工的三棱柱电极导电带9、条状缝隙电极导电带10形状一致的光刻胶，依次刻蚀掉未被光刻胶遮盖的金薄膜、钛薄膜，再将余下的光刻胶去掉，保留的钛—金薄膜带即为三棱柱电极导电带9和条状缝隙电极导电带10；（2）再在基板5上涂布厚层负性光刻胶，曝光、显影得到与拟加工的三棱柱电极7和条状缝隙电极8形状互补的光刻胶，在去除光刻胶的部分通过微电铸得到拓升的三棱柱电极7和条状缝隙电极8，最后去掉光刻胶；（3）在基板5上涂布厚层负性光刻胶，按照流道槽6的形状进行曝光、显影即得到胶质的流道槽6。
本发明电共轭流体微型泵的工作原理是：将电共轭流体通过入液短管3注入到流道槽6后，启动直流高压电源，数百伏以上的直流高压的正极经正极引线11、三棱柱电极导电带9与每一电极对中的三棱柱电极7相连，负极经负极引线12、条状缝隙电极导电带10与每一电极对中的条状缝隙电极8相连。三棱柱电极7与条状缝隙电极8间的直流高压使流道槽6内的电共轭流体由于电共轭效应产生加速定向流动，通过流道槽6中多个电极对的逐级加速，最后经出液短管4以较高的压力和流量，形成射流输出。

Claims (3)

1.一种电共轭流体微型泵，包括上盖板（1）、下壳体（2）、入液短管（3）和出液短管（4），其特征在于：
所述的下壳体（2）的底部设置有基板（5），在硅质的基板（5）上通过紫外光刻技术形成有：胶质的高度为300-500um的流道槽（6），流道槽（6）内依次排列有多个镍质的电极对，电极对的高度与流道槽（6）的高度相同，每一电极对由三棱柱电极（7）和条状缝隙电极（8）组成，三棱柱电极（7）的尖端与条状缝隙电极（8）的缝隙相对，条状缝隙电极（8）的两侧与流道槽（6）壁紧密连接；
基板（5）上还通过紫外光刻技术形成有：三棱柱电极导电带（9）和条状缝隙电极导电带（10），所有的三棱柱电极（7）均与三棱柱电极导电带（9）电连接，所有的条状缝隙电极（8）均与条状缝隙电极导电带（10）电连接，三棱柱电极导电带（9）和条状缝隙电极导电带（10）的引出端均伸出流道槽（6）并分别与正极引出线（11）和负极引出线（12）焊接；
基板（5）的上表面粘结硅胶密封板（13），硅胶密封板（13）上覆盖上盖板（1），上盖板（1）下表面的侧缘与下壳体（2）的侧壁顶面粘结；入液短管（3）和出液短管（4）固定在上盖板（1）上，并通过上盖板（1）、硅胶密封板（13）的相应通孔分别与流道槽的进液端和出液端相通；正极引出线（11）和负极引出线（12）穿出上盖板（1）。
2.如权利要求1所述一种电共轭流体微型泵，其特征在于：所述的下壳体（2）的底部与基板（5）之间还设有硅胶缓冲层（14）。
3.如权利要求1所述一种电共轭流体微型泵，其特征在于，所述的条状缝隙电极（8）的具体结构是：两个横截面呈“L”形的电极的长边的端部相对，且两个电极相对的端部间留有缝隙。
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