CN108031848A - 一种基于磁流体激振技术射流断裂制备微滴的装置 - Google Patents

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Abstract

一种基于磁流体激振技术射流断裂制备微滴的装置，涉及一种微喷装置。提供适用于一种流体微滴的制备方法。该方法通过膜片把扰动发生器和喷射腔区分开。在膜片上方的腔体内填满液态金属溶液，采用流经液态金属的高频脉冲电流在恒定磁场中产生的高频电磁力作为激振波。当在恒定气压条件下从喷嘴射流而出的微液柱上施加激振波，可使微液柱断裂形成均一微滴。实现上述方法的微喷射装置，其在主腔体内加工有相邻的激振波发生器和喷射腔。扰动波发生器由永磁铁、液态金属、膜片、电极、信号源、功率放大器等组成。激振波发生器固定在永磁铁之间，电极置于其内部，保证电流均匀分布；通过信号源和功率放大器产生高频电信号。

Description

一种基于磁流体激振技术射流断裂制备微滴的装置
技术领域
本发明涉及一种微喷射装置，尤其涉及基于磁流体激振技术射流断裂制备微 滴。
背景技术
微滴喷射是一种通过产生均一微米级液滴，从而实现微量流体精确分配的技 术，是一种非接触直写式微滴制备技术。该技术是在喷墨打印技术基础上发展起 来的一种新型快速成型技术，该技术具有可喷材料范围广、成本低、能耗低、效 率高等优点。目前应用在生物芯片制备、微透镜制作、柔性材料打印、微焊球制 备及三维打印等技术。
中国专利CN101745763A公开了一种精密焊球制备方法，该方法使用电磁激 振产生微扰动，但设备较为复杂。中国专利CN107100831A公开了基于压电圆管 扰动的微液滴主动制备装置及方法，该方法使用压电振动的方式在喷嘴上方产生 微扰动，但其产生的微扰动较小，需要在较高扰动频率的作用下产生微滴。中国 专利CN200610138558.1公开了一种气压脉冲式微滴按需驱动制备系统，由于气 压脉冲难以高频制备，故微滴制备频率较低。
发明内容
本发明的目的是提供适用于流体微滴制备的一种基于磁流体激振技术射流断 裂制备微滴的装置。
本发明装置包括扰动发生器(14)、喷射腔(7)、连接扰动发生器和喷射腔 之间的膜片(6)、导液管(10)，储液腔(11)，减压阀(12)，空气压缩机 (13)；扰动发生器(14)包括永磁铁、电极、液态金属放置腔(4)、液态金 属、信号源(1)、功率放大器(2)；液态金属放置腔(4)左右两侧端均设有 电极(5)，液态金属放置腔(4)内装有液态金属，液态金属能够与电极(5) 接触；信号源(1)与功率放大器(2)连接，功率放大器(2)分别与扰动发生 器(14)的两个电极(5)连接；液态金属放置腔(4)前后两侧端表面设有永磁 铁；液态金属放置腔(4)的下端底部通过膜片(6)与喷射腔(7)连接即采用 膜片(6)将液态金属放置腔(4)和喷射腔(7)上下隔开；喷射腔(7)的下端 采用带有喷嘴(9)的下盖板(8)盖合；喷射腔(7)通过导液管(10)与储液 腔(11)连通，储液腔(11)通过上端盖经由减压阀(12)与空气压缩机(13) 连接；
永磁铁加载在扰动发生器的左右表面；扰动发生器内部充满液态金属，液态 金属优选常温下为液态的单质金属或合金，例如采用水银或GaIn合金(常温下 为液态)；膜片处于扰动发生器和喷射腔体之间，喷射腔体一端通过导液管与储 液腔相连，另一端与带喷嘴的下盖板相连。通过信号源和功率放大器产生高频驱 动电信号，通过永磁铁在扰动发生器内部前后面产生恒定磁场。
电极采用铜电极。
与现有技术相比，本发明的工作原理及有益效果如下：
永磁铁用于产生磁场，扰动发生器内部设有电极，电极与液态金属溶液接触 良好，通过信号源和功率放大器产生高频电信号，驱动电信号两端置于电极两端。
一种基于磁流体激振技术射流断裂制备微滴的方法，膜片上方的扰动发生器 内部的液态金属受到的高频电磁力作为扰动波；恒定气压迫使喷射腔内的流体从 喷嘴射流而出，该高频电磁力作为扰动波通过膜片传导并施加在喷嘴处的射流液 柱上，使其受激断裂形成成均匀液滴。
本发明的技术效果体现在：本发明采用磁流体(液态金属)受激产生的电磁 力作为扰动波。喷射腔的流体在恒定气压的作用下从喷嘴射流而出，扰动波通过 膜片施加在射流液柱上，迫使其断裂成均一微滴。在微喷射过程中，通过调节电 流的频率的高低，从而调节微滴制备频率。本发明极大简化的试验装置，极大的 提高了微喷射效率。在本次常温喷射装置基础上，增加温度控制系统和惰性气体 保护系统，可实现对高温流体的喷射。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例扰动发生器装置分解结构示意图。
信号发生器1，功率放大器2，扰动发生器上盖板3，液态金属放置腔4，铜电极 5，膜片6，喷射腔7，带有喷嘴的下盖板8，喷嘴9，导液管10，储液腔11，减 压阀12，空气压缩机13，扰动发生器14，装置固定孔15。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
参见图1-2，本发明实施例设有信号发生器1，功率放大器2，扰动发生器上 盖板3，液态金属放置腔4，铜电极5，膜片6，喷射腔7，带有喷嘴的下盖板8， 喷嘴9，导液管10，储液腔11，减压阀12，空气压缩机13，扰动发生器14，装 置固定孔15。
在扰动发生器14内部加载永磁铁产生恒定磁场，扰动发生器14内部放置铜 电极5，信号源1和功率放大器2产生的可变高频电信号，其正负极与铜电极5 相连。液态金属放置腔4内部充满液态金属，扰动发生器14与喷射腔7通过膜 片6装配在一起。通过导液管10使储液腔11和喷射腔7连接在一起，喷射腔7 与带有喷嘴的下盖板8通过装置固定孔15装配。使用时，通过减压阀12和空气 压缩机13组合，在储液腔11上部产生恒定压力的压力，该恒定气压迫使喷射腔 内的流体从喷嘴射流而出。在恒定磁场中，频率可调的电流流经液态金属放置腔 4内的液态金属，并使其产生高频电磁力。该高频电磁力作为扰动通过膜片施加 在射流液柱上，使其受激断裂成均匀液滴。
在微滴的按需制备过程中，通过信号源1和功率放大器2可产生高频脉冲电 信号，可控制并调整微滴产生的频率，本发明适用于微滴的制备，也适用于均一 颗粒的制备。

Claims (5)

1.一种基于磁流体激振技术射流断裂制备微滴的装置，其特征在于，包括扰动发生器(14)、喷射腔(7)、连接扰动发生器和喷射腔之间的膜片(6)、导液管(10)，储液腔(11)，减压阀(12)，空气压缩机(13)；扰动发生器(14)包括永磁铁、电极、液态金属放置腔(4)、液态金属、信号源(1)、功率放大器(2)；液态金属放置腔(4)左右两侧端均设有电极(5)，液态金属放置腔(4)内装有液态金属，液态金属能够与电极(5)接触；信号源(1)与功率放大器(2)连接，功率放大器(2)分别与扰动发生器(14)的两个电极(5)连接；液态金属放置腔(4)前后两侧端表面设有永磁铁；液态金属放置腔(4)的下端底部通过膜片(6)与喷射腔(7)连接即采用膜片(6)将液态金属放置腔(4)和喷射腔(7)上下隔开；喷射腔(7)的下端采用带有喷嘴(9)的下盖板(8)盖合；喷射腔(7)通过导液管(10)与储液腔(11)连通，储液腔(11)通过上端盖经由减压阀(12)与空气压缩机(13)连接。
2.按照权利要求1所述的一种基于磁流体激振技术射流断裂制备微滴的装置，其特征在于，液态金属优选常温下为液态的单质金属或合金。
3.按照权利要求1所述的一种基于磁流体激振技术射流断裂制备微滴的装置，其特征在于，液态金属采用水银或GaIn合金，GaIn合金常温下为液态。
4.按照权利要求1所述的一种基于磁流体激振技术射流断裂制备微滴的装置，其特征在于，电极采用铜电极。
5.权利要求1-4任一项所述的装置制备微滴的方法，其特征在于，膜片上方的扰动发生器内部的液态金属受到的高频电磁力作为扰动波；恒定气压迫使喷射腔内的流体从喷嘴射流而出，该高频电磁力作为扰动波通过膜片传导并施加在喷嘴处的射流液柱上，使其受激断裂形成成均匀液滴。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109701801A (zh) * 2018-12-28 2019-05-03 天津中新药业集团股份有限公司第六中药厂 消除液体通过喷管滴落过程中伴随液滴的方法
CN110842209A (zh) * 2019-12-23 2020-02-28 北京工业大学 一种压差调控+电磁扰动制备均一金属颗粒的装置
CN115178744A (zh) * 2022-07-13 2022-10-14 北华航天工业学院 一种高效制备1mm以上均一焊球的装置及方法
CN116638090A (zh) * 2023-04-14 2023-08-25 北京工业大学 一种基于电磁自激励扰动制备均一金属颗粒的装置及方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94044911A (ru) * 1994-12-28 1997-05-20 В.В. Марширов Способ диспергирования металла на плазму и жидкие частицы и устройство для его осуществления
DE19831335A1 (de) * 1998-07-13 2000-02-10 Michael Angermann Tröpfchenerzeuger für leitfähige Flüssigkeiten
CN103212516A (zh) * 2013-04-28 2013-07-24 厦门大学 一种安培力驱动式微喷装置
CN204412499U (zh) * 2015-01-26 2015-06-24 厦门理工学院 一种焊料微喷装置
CN105530807A (zh) * 2013-07-29 2016-04-27 阿比尔技术公司 农业表面接枝
CN205701154U (zh) * 2016-03-23 2016-11-23 常州高凯精密机械有限公司 一种按需供料电液动力微喷装置
CN107433244A (zh) * 2017-08-31 2017-12-05 北京工业大学 电磁膜片式按需微滴制备装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94044911A (ru) * 1994-12-28 1997-05-20 В.В. Марширов Способ диспергирования металла на плазму и жидкие частицы и устройство для его осуществления
DE19831335A1 (de) * 1998-07-13 2000-02-10 Michael Angermann Tröpfchenerzeuger für leitfähige Flüssigkeiten
CN103212516A (zh) * 2013-04-28 2013-07-24 厦门大学 一种安培力驱动式微喷装置
CN105530807A (zh) * 2013-07-29 2016-04-27 阿比尔技术公司 农业表面接枝
CN204412499U (zh) * 2015-01-26 2015-06-24 厦门理工学院 一种焊料微喷装置
CN205701154U (zh) * 2016-03-23 2016-11-23 常州高凯精密机械有限公司 一种按需供料电液动力微喷装置
CN107433244A (zh) * 2017-08-31 2017-12-05 北京工业大学 电磁膜片式按需微滴制备装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王永先: "电磁力驱动焊料微喷射原理与实验研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109701801A (zh) * 2018-12-28 2019-05-03 天津中新药业集团股份有限公司第六中药厂 消除液体通过喷管滴落过程中伴随液滴的方法
CN110842209A (zh) * 2019-12-23 2020-02-28 北京工业大学 一种压差调控+电磁扰动制备均一金属颗粒的装置
CN115178744A (zh) * 2022-07-13 2022-10-14 北华航天工业学院 一种高效制备1mm以上均一焊球的装置及方法
CN116638090A (zh) * 2023-04-14 2023-08-25 北京工业大学 一种基于电磁自激励扰动制备均一金属颗粒的装置及方法

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Assignee: Dazhang Jiushu (Langfang) Technology Co.,Ltd.

Assignor: Beijing University of Technology

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Denomination of invention: A device and method for preparing micro droplets based on magnetic fluid excitation technology for jet fracture

Granted publication date: 20200508

License type: Common License

Record date: 20230828

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