CN105763160A - 一种液态金属振荡装置 - Google Patents

一种液态金属振荡装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105763160A
CN105763160A CN201610072293.3A CN201610072293A CN105763160A CN 105763160 A CN105763160 A CN 105763160A CN 201610072293 A CN201610072293 A CN 201610072293A CN 105763160 A CN105763160 A CN 105763160A
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid metal
electrolyte
liquid state
graphite
state metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610072293.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105763160B (zh
Inventor
王磊
刘静
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yunnan Kewei Liquid Metal Valley R&D Co Ltd
Original Assignee
Yunnan Kewei Liquid Metal Valley R&D Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yunnan Kewei Liquid Metal Valley R&D Co Ltd filed Critical Yunnan Kewei Liquid Metal Valley R&D Co Ltd
Priority to CN201610072293.3A priority Critical patent/CN105763160B/zh
Publication of CN105763160A publication Critical patent/CN105763160A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105763160B publication Critical patent/CN105763160B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B28/00—Generation of oscillations by methods not covered by groups H03B5/00 - H03B27/00, including modification of the waveform to produce sinusoidal oscillations
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

本发明公开了一种液态金属振荡装置，涉及电化学技术领域，所述装置包括：石墨、液态金属和电解液，所述石墨和液态金属相接触，且均设于所述电解液中。本发明中通过液态金属和电解液实现振荡，无需使用带有毒性的原材料，能够保障实验人员的安全性，并且提供了一种新的振荡机制，能够将其应用于生物仿生学或化学等方面的研究，还可用于制作电子电路，如振荡电路、开关电路等。

Description

一种液态金属振荡装置
技术领域
本发明涉及电化学技术领域，特别涉及一种液态金属振荡装置。
背景技术
化学振荡是一种广泛存在于化学、生物学等领域的非平衡现象，最初发现电化学-机械振荡的德国化学家Lippmann，在1873年做过一个著名的“汞心脏”(BeatingMercuryHeart)实验，在盛有重铬酸钾(K2Cr2O7)和稀硫酸(H2SO4)的培养皿中放入汞珠，然后将铁丝靠近汞表面，汞珠就如心脏一般跳动起来(参照向晓明和张斌的《化学振荡及其应用》西北民族学院学报，2002，23(46):14-18)。
其原理解释为：在未放入铁丝时，汞珠表面由于重铬酸钾的强氧化作用而在表面生成了一层氧化膜，使汞的表面张力变小，形状扁平。在铁丝接触汞珠时，氧化膜被还原，汞的表面张力恢复，重新变为圆球形。汞心脏实验虽经一个多世纪的研究改进，在装置上仍未脱离原来的反应模式，只是用具有类似性质的反应物来加以替代，如将铁丝换为铝丝，重铬酸钾换为强氧化的高锰酸钾(KMNO4)或双氧水(H2O2)等(M.Najdoski,V.Mirceski,V.M.Petrusevski,S.Demiri.Mercurybeatingheart:Modificationstotheclassicaldemonstration.J.Chem.Educ.2007,84(8):1292-1295和E.Ramirez-Alvarez,J.L.Ocampo-Espindola,F.Montoya,F.Yousif,F.Vazquez,M.Rivera.Extensivestudyofshapeandsurfacestructureformationinthemercurybeatingheartsystem.J.Phys.Chem.A,2014,118(45):10673-10678)。
但以上汞心脏实验中所使用的汞和重铬酸钾，又或是高锰酸钾或双氧水等原材料均带有毒性，导致实验人员的安全性无法得到保障。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种液态金属振荡装置。
依据本发明的一个方面，提供了一种液态金属振荡装置，所述装置包括：石墨、液态金属和电解液，所述石墨和液态金属相接触，且均设于所述电解液中。
可选地，所述装置还包括：容器，所述容器用于盛放所述电解液。
可选地，所述容器为培养皿。
可选地，所述装置还包括：加热单元，所述加热单元用于对所述电解液进行加热。
可选地，所述液态金属包括镓基合金、铟基合金和铋基合金中的至少一种。
可选地，所述液态金属的熔点低于100℃。
可选地，所述液态金属的质量大于10mg。
可选地，所述电解液包括氢氧化钠、氢氧化钾、硫酸和硝酸中的至少一种。
本发明中通过液态金属和电解液实现振荡，无需使用带有毒性的原材料，能够保障实验人员的安全性，并且提供了一种新的振荡机制，能够将其应用于生物仿生学或化学等方面的研究，还可用于制作电子电路，如振荡电路、开关电路等。
附图说明
图1是本发明一种实施方式的液态金属振荡装置的结构示意图；
图2是图1所示的液态金属振荡装置中液态金属未变形时的截面图；
图3是图2所示的液态金属振荡装置中液态金属变形时的截面图；
图4是本发明一种实施方式的液态金属振荡装置中液态金属未变形时的截面图；
图5是图4所示的液态金属振荡装置中液态金属变形时的截面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
下面以石墨的侧面和液态金属相接触为例来说明本发明，但不限于本发明的保护范围。图1是本发明一种实施方式的液态金属振荡装置的结构示意图；图2是图1所示的液态金属振荡装置中液态金属未变形时的截面图；参照图1～2，所述装置包括：石墨1、液态金属2和电解液3，所述石墨1的侧面和液态金属2相接触，且均设于所述电解液3中。
参照图3，当液态金属2接触石墨1时，在二者接触的接触面上形成双电层，产生接触电势差，这个电势差使得液态金属2产生电毛细效应，表面张力减小，液态金属2形状扁平；
参照图2，所述液态金属2与石墨1的接触电势差和接触面积变小，而后由于所述液态金属2自身较大的表面张力而复原，如此循环，即产生振荡现象，石墨1与液态金属2之间的电压随时间的变化曲线为锯齿波。
本实施方式中通过液态金属和电解液实现振荡，无需使用带有毒性的原材料，能够保障实验人员的安全性，并且提供了一种新的振荡机制，能够将其应用于生物仿生学或化学等方面的研究，还可用于制作电子电路，如振荡电路、开关电路等。
可理解的是，为便于盛放所述电解液，本实施方式中，所述装置还包括：容器4，所述容器4用于盛放所述电解液。
由于培养皿便于放置所述石墨1和液态金属2，故而本实施方式中，所述容器4为培养皿。
本实施方式中，所述液态金属2包括但不限于镓基合金、铟基合金和铋基合金中的至少一种，当然，还可包括其他金属，本实施方式对此不加以限制。
为保证所述液态金属2处于液态，故而，所述液态金属2通常采用低熔点金属，也就是说，所述液态金属2的熔点低于100℃。
为保证所述液态金属2所产生的振荡效果，本实施方式中，所述液态金属2的质量大于10mg。
为保证所述液态金属2和石墨1的接触面上形成双电层，本实施方式中，所述电解液3包括氢氧化钠、氢氧化钾、硫酸和硝酸中的至少一种。
在具体实现中，所述液态金属2的质量可为20g，所述液态金属2可为熔点11℃的镓铟锡合金，电解液可为0.5mol/L的氢氧化钠溶液，可理解的是，由于熔点11℃的镓铟锡合金在常温状态下为液态，故而，无需进行加热即可实现。
由于有些液态金属2的熔点高于常温，为保证该液态金属2处于液态，以实现振荡，本实施方式中，所述装置还包括：加热单元(未示出)，所述加热单元用于对所述电解液3进行加热，从而提高所述电解液3的温度，保证所述液态金属2处于液态。
故而，所述液态金属2的质量还可为50g，所述液态金属2还可为熔点60℃的铋铟锡合金，所述电解液3还可为浓度为0.3mol/L的氢氧化钠溶液，在开启加热单元后，能够使得电解液3的温度升至70℃，从而使铋铟锡合金变为液态并浸没于电解液3中，且所述铋铟锡合金与所述石墨1的侧面相接触。
图4是本发明一种实施方式的液态金属振荡装置中液态金属未变形时的截面图；参照图4～5，所述装置包括：所述装置包括：石墨1、液态金属2和电解液3，所述石墨1的下表面和液态金属2相接触，且均设于所述电解液3中。
参照图5，当液态金属2接触石墨1时，在二者接触的接触面上形成双电层，产生接触电势差，这个电势差使得液态金属2产生电毛细效应，表面张力减小，液态金属2形状扁平；
参照图4，所述液态金属2与石墨1的接触电势差和接触面积变小，而后由于所述液态金属2自身较大的表面张力而复原，如此循环，即产生振荡现象，石墨1与液态金属2之间的电压随时间的变化曲线为锯齿波。
在具体实现中，所述液态金属为熔点可为15.7℃的镓铟合金，所述电解液为浓度可为0.2mol/L的氢氧化钾溶液，所述液态金属的质量可为40g。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (8)

1.一种液态金属振荡装置，其特征在于，所述装置包括：石墨、液态金属和电解液，所述石墨和液态金属相接触，且均设于所述电解液中。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：容器，所述容器用于盛放所述电解液。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述容器为培养皿。
4.如权利要求1～3中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：加热单元，所述加热单元用于对所述电解液进行加热。
5.如权利要求1～3中任一项所述的装置，其特征在于，所述液态金属包括镓基合金、铟基合金和铋基合金中的至少一种。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述液态金属的熔点低于100℃。
7.如权利要求1～3中任一项所述的装置，其特征在于，所述液态金属的质量大于10mg。
8.如权利要求1～3中任一项所述的装置，其特征在于，所述电解液包括氢氧化钠、氢氧化钾、硫酸和硝酸中的至少一种。
CN201610072293.3A 2016-02-02 2016-02-02 一种液态金属振荡装置 Active CN105763160B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610072293.3A CN105763160B (zh) 2016-02-02 2016-02-02 一种液态金属振荡装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610072293.3A CN105763160B (zh) 2016-02-02 2016-02-02 一种液态金属振荡装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105763160A true CN105763160A (zh) 2016-07-13
CN105763160B CN105763160B (zh) 2018-09-04

Family

ID=56342922

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610072293.3A Active CN105763160B (zh) 2016-02-02 2016-02-02 一种液态金属振荡装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105763160B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107583576A (zh) * 2017-09-06 2018-01-16 云南靖创液态金属热控技术研发有限公司 一种液态金属微型反应器
CN107968013A (zh) * 2017-11-28 2018-04-27 清华大学 一种基于生物特异性识别结合的液态金属开关系统
CN108085519A (zh) * 2016-11-21 2018-05-29 云南科威液态金属谷研发有限公司 一种向液态金属中掺杂微纳米颗粒的方法及其应用
CN109894510A (zh) * 2019-03-28 2019-06-18 北京航空航天大学 一种磁控三维可变形液态金属机器
CN110034702A (zh) * 2019-05-23 2019-07-19 宁波大学 一种基于电激励的精确可控液态金属心跳系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101344077A (zh) * 2008-04-25 2009-01-14 浙江大学 以太阳能为驱动源的热声发电方法及其系统
CN103510127A (zh) * 2012-06-19 2014-01-15 贵阳铝镁设计研究院有限公司 实时监测铝电解槽内熔融铝液界面的装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101344077A (zh) * 2008-04-25 2009-01-14 浙江大学 以太阳能为驱动源的热声发电方法及其系统
CN103510127A (zh) * 2012-06-19 2014-01-15 贵阳铝镁设计研究院有限公司 实时监测铝电解槽内熔融铝液界面的装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108085519A (zh) * 2016-11-21 2018-05-29 云南科威液态金属谷研发有限公司 一种向液态金属中掺杂微纳米颗粒的方法及其应用
CN108085519B (zh) * 2016-11-21 2019-12-24 云南科威液态金属谷研发有限公司 一种向液态金属中掺杂微纳米颗粒的方法及其应用
CN107583576A (zh) * 2017-09-06 2018-01-16 云南靖创液态金属热控技术研发有限公司 一种液态金属微型反应器
CN107968013A (zh) * 2017-11-28 2018-04-27 清华大学 一种基于生物特异性识别结合的液态金属开关系统
CN107968013B (zh) * 2017-11-28 2019-03-22 清华大学 一种基于生物特异性识别结合的液态金属开关系统
CN109894510A (zh) * 2019-03-28 2019-06-18 北京航空航天大学 一种磁控三维可变形液态金属机器
CN110034702A (zh) * 2019-05-23 2019-07-19 宁波大学 一种基于电激励的精确可控液态金属心跳系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN105763160B (zh) 2018-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105763160A (zh) 一种液态金属振荡装置
Handschuh-Wang et al. Electric actuation of liquid metal droplets in acidified aqueous electrolyte
Nguyen et al. New simultaneous exfoliation and doping process for generating MX2 nanosheets for electrocatalytic hydrogen evolution reaction
Weinrich et al. Silicon and iron as resource-efficient anode materials for ambient-temperature metal-air batteries: a review
Jacob et al. Are ionic liquids really a boon for the synthesis of inorganic materials? A general method for the fabrication of nanosized metal fluorides
García-Dalí et al. Aqueous cathodic exfoliation strategy toward solution-processable and phase-preserved MoS2 nanosheets for energy storage and catalytic applications
Bessone et al. Comprehensive model for the activation mechanism of Al–Zn alloys produced by indium
JP2019515127A5 (zh)
Wang et al. Graphite induced periodical self-actuation of liquid metal
Ghodbane et al. Electrochemical reduction of nitrate on pyrolytic graphite-supported Cu and Pd–Cu electrocatalysts
JP2008531854A (ja) 化合物又は金属から酸素を除去するための方法及び装置
Liu et al. Influence of cupric, ferric, and chloride on the corrosion of titanium in sulfuric acid solutions up to 85 C
Hur et al. Can carbon be an anode for electrochemical reduction in a LiCl-Li2O molten salt?
WO2013176115A1 (ja) 銅箔、負極集電体及び非水系二次電池の負極材
Abrenica et al. Wet Chemical Processing of Ge in Acidic H2O2 Solution: Nanoscale Etching and Surface Chemistry
Kurniawan et al. Augmenting metal leaching from copper anode slime by sulfuric acid in the presence of manganese (IV) oxide and graphite
Frumkin Influence of adsorption of neutral molecules and organic cations on the kinetics of electrode processes
Mukouyama et al. Spontaneous motion of a nitrobenzene droplet on Au electrode during Sn electrodeposition
JP6502805B2 (ja) 希土類金属の製造方法
Grekulović et al. Electrochemical behavior of AgCu alloy in alkaline medium in the presence of chloride ions
Deng et al. Fabrication of porous tin by template-free electrodeposition of tin nanowires from an ionic liquid
US20050217432A1 (en) Apparatus and method for the reduction of metals
Demiri et al. Mercury beating heart: Modifications to the classical demonstration
Vasquez et al. Transpassive electrochemistry of chalcopyrite microparticles
Berkh et al. Reduction of ammonium ion on Pt electrodes

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant