CN108954004A - 一种利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置，包括电源、磁场元件和多个通道，多个通道均相交于一个分岔口，多个通道和分岔口中均设置有电解质溶液，其中一个通道中设置有第一电极，其余至少两个通道中均设置有第二电极，第一电极与所述电源的负极相连接，每个第二电极均与电源的正极相连接，当至少两路正极电路接通时，磁性液态金属运动停止在分岔口，将磁场元件靠近磁性液态金属并将磁性液态金属吸引到某一通道的入口处后去除磁场元件，磁性液态金属将在电场的作用下沿着该通道前进。本发明借助磁场辅助磁性液态金属在电场中运动，通过在通道底部施加磁场，磁性液态金属便可以在目标通道顺利运动。

Description

一种利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置
技术领域
本发明涉及一种液态金属，尤其涉及一种利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置。
背景技术
电场是驱动液态金属的主要方式，但是多路电路同时驱动液态金属还尚未成熟；另外，在有交叉点的多路通道中，磁性液态金属只会在多通道交叉点停止无法继续前进；最后，磁场和电场都是可以驱动磁性液态金属的方式，但是两种方式同时控制磁性液态金属很少有研究。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置，包括电源、磁场元件和多个通道，多个所述通道均相交于一个分岔口，多个所述通道和分岔口中均设置有电解质溶液，其中一个所述通道中设置有第一电极，其余至少两个所述通道中均设置有第二电极，所述第一电极与所述电源的负极相连接，每个所述第二电极均与所述电源的正极相连接，当至少两路正极电路接通时，磁性液态金属运动停止在所述分岔口，将所述磁场元件靠近所述磁性液态金属并将所述磁性液态金属吸引到某一通道的入口处后去除所述磁场元件，所述磁性液态金属将在电场的作用下沿着该通道前进。
本发明一个较佳实施例中，一种利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置进一步包括所述磁性液态金属带有磁性，且在只有一路电路接通时，能够在接通的所述通道中前进。
本发明一个较佳实施例中，一种利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置进一步包括将所述磁场元件放置在某一通道底部。
本发明一个较佳实施例中，一种利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置进一步包括每个所述通道均呈直线形。
本发明一个较佳实施例中，一种利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置进一步包括所述第一电极和第二电极均为石墨棒。
本发明一个较佳实施例中，一种利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置进一步包括每个所述通道上均设置有限位孔。
本发明一个较佳实施例中，一种利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置进一步包括所述通道采用亚克力、玻璃或PDMS材质制成。
本发明一个较佳实施例中，一种利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置进一步包括所述电解质溶液为碱溶液。
本发明一个较佳实施例中，一种利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置进一步包括所述磁场元件为磁铁或永磁体。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明借助磁场辅助磁性液态金属在电场中运动，当多路电路接通时，通过在通道底部施加磁场，磁性液态金属将从分岔口的停止状态被驱动至目标前进通道，磁性液态金属便可以在目标通道顺利运动，实现了磁性液态金属在多路电路中正常前进，实现了电场和磁场同时控制磁性液态金属。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的优选实施例一的磁性液态金属往第八通道的运动状态示意图；
图2是本发明的优选实施例一的磁性液态金属往第二通道的运动状态示意图；
图3是本发明的优选实施例二的磁性液态金属的运动状态示意图；
图4是本发明的优选实施例三的磁性液态金属的运动状态示意图；
图5是本发明的优选实施例四的磁性液态金属的运动状态示意图；
图6本发明的优选实施例五的磁性液态金属的运动状态示意图；
图7是本发明的优选实施例的通道装置的另一种结构示意图；
图8是本发明的优选实施例的只有一路电路接通时磁性液态金属的运动状态示意图。
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例一
如图1、图2所示，利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置，包括电源（图中未示出）、磁场元件和八个通道，电源用于形成电场，磁场元件用于形成磁场，八个通道分别是第一通道1、第二通道2、第三通道3、第四通道4、第五通道5、第六通道6、第七通道7和第八通道8，第一通道1、第二通道2、第三通道3、第四通道4、第五通道5、第六通道6、第七通道7和第八通道8均相交于一个分岔口12，第一通道1、第二通道2、第三通道3、第四通道4、第五通道5、第六通道6、第七通道7和第八通道8和分岔口12中均设置有相同的电解质溶液，第一通道1、第二通道2、第三通道3、第四通道4、第五通道5、第六通道6、第七通道7和第八通道8中的电解质溶液均与分岔口12中的电解质溶液相接触，第一通道4中设置有第一电极14，磁性液态金属15放置在第一通道4的电解质溶液中，第二通道2和第八通道8中均设置有第二电极16，第一电极14和两个第二电极16均与电解质溶液相接触，第一电极14与电源的负极相连接，每个第二电极16均与电源的正极相连接，第二通道2与第八通道8之间呈90°，第一电极14与两个第二电极16均连通，两路正极电路接通，磁性液态金属15运动停止在分岔口12，将磁场元件靠近磁性液态金属15并将磁性液态金属15吸引到第八通道8的入口处后去除磁场元件，磁性液态金属15将在电场的作用下沿着第八通道8前进；将磁场元件靠近磁性液态金属15并将磁性液态金属15吸引到第二通道2的入口处后去除磁场元件，磁性液态金属15将在电场的作用下沿着第二通道2前进。八个通道连接成米字型通道，但并不局限于八个通道，也可以是三个通道连接成Y字型通道，或者四个通道连接成十字型通道，或者六个通道连接成木字型通道。八个通道均采用八个管子连接而成，每个管子的一端封闭、另一端开口，每个管子的开口端连接在一起形成分岔口12。优选电源为直流电源。
为了提高磁场元件对磁性液态金属15的磁性，本发明优选磁场元件放置在第二通道2或第八通道8的底部。
为了提高前进速度，本发明优选第一通道1、第二通道2、第三通道3、第四通道4、第五通道5、第六通道6、第七通道7和第八通道8均呈直线形。
本发明优选第一电极14和第二电极16均为石墨棒，导电性强，但并不局限于石墨棒，也可以为镍棒或铜棒。
为了便于对第一电极14和两个第二电极16的限位，本发明优选第一通道4、第二通道6和第三通道8上均设置有限位孔18，第一电极14和第二电极16分别穿过各自对应的限位孔18与电解质溶液相接触。
本发明优选第一通道1、第二通道2、第三通道3、第四通道4、第五通道5、第六通道6、第七通道7和第八通道8均采用亚克力材质制成，但并不局限于亚克力材质，也可以为玻璃或PDMS材质制成。
本发明优选电解质溶液为碱溶液，进一步优选电解质溶液为氢氧化钠溶液，但并不局限于氢氧化钠溶液，也可为氢氧化钾溶液。
本发明优选磁场元件为磁铁20，但并不局限于磁铁20，也可以为永磁体。
实施例二
如图3所示，实施例二与实施例一的区别在于：将设置在第八通道8中的第二电极16改为设置在第七通道7中，第二通道2与第七通道7之间呈135°，在磁铁20的作用下，磁性液态金属15能够沿着第七通道7前进。
实施例三
如图4所示，实施例三与实施例一的区别在于：将设置在第八通道8中的第二电极16改为设置在第六通道6中，第二通道2与第六通道6之间呈180°，在磁铁20的作用下，磁性液态金属15能够沿着第六通道6前进。
实施例四
如图5所示，实施例四与实施例一的区别在于：将设置在第八通道8中的第二电极16改为设置在第五通道5中，第二通道2与第五通道5之间呈225°，在磁铁20的作用下，磁性液态金属15能够沿着第五通道5前进。
实施例五
如图6所示，实施例五与实施例一的区别在于：将设置在第八通道8中的第二电极16改为设置在第四通道4中，第二通道2与第四通道4之间呈270°，在磁铁20的作用下，磁性液态金属15能够沿着第四通道4前进。
如图7所示，其中实施例一至实施例五中使用的八个通道还可以采用在一个基板22上设置八个沟槽24，八个沟槽24均相互连通。
其中实施例一至实施例五中所使用的磁性液态金属15均带有磁性，且在只有一路电路接通时，能够在接通的通道中前进，且运动不变形。
上述磁性液态金属15可采用以下方法制备：
（1）提供一个基底，在基底上放置合金粉，将液态金属在合金粉上滚动，使得液态金属外均匀包裹合金粉，得到磁性液态金属；优选液态金属为镓铟合金，但并不局限于镓铟合金，也可以为镓铟锡合金、液态镓中的一种；作为优选方案，合金粉为铜铁合金粉，但并不局限于铜铁合金粉，也可以为铁镍合金粉；作为优选方案，铜铁合金粉包括质量百分比为60%的铜和质量百分比为40%的铁；作为优选方案，铜铁合金粉的大小为100nm；
（2）将磁性液态金属加入盐酸进行处理，避免合金粉的掉落，同时，磁性液态金属表面形成有薄膜，该薄膜混沌无光泽；
（3）提供一个通道，所述通道内放置有电解质溶液；作为优选方案，通道采用亚克力材质制成，但并不局限于亚克力材质，也可以为玻璃材质或者PDMS材质制成；作为一个优选方案，电解质溶液为碱溶液；进一步优选电解质溶液为氢氧化钠溶液，但并不局限于氢氧化钠溶液，也可以为氢氧化钾溶液；
（4）将步骤（2）处理后的磁性液态金属放置在电解质溶液中，施加直流电源；作为优选方案，在电解质溶液中插入两个石墨棒，两个石墨棒分别连接直流电源的正极和负极，可在直流电源的正极和负极端均固定夹子，两个夹子分别夹住两个石墨棒；作为优选方案，直流电源的电压为8-20V，根据通道的大小施加不同的电压；
（5）磁性液态金属冲破薄膜流出来，并且拖动薄膜向阴极运动，当磁性液态金属与薄膜分离时，关断直流电源，实现将磁性液态金属与薄膜分开；作为优选方案，采用镊子拖动薄膜，使得薄膜与磁性液态金属分离。
如图8所示，将制备的磁性液态金属15放置在第一通道2中，将第一通道2中的第一电极14和第五通道5中的第二电极16接通，只接通这一路电路，磁性液态金属15能够从第一通道1中前进至第二通道2中，磁性液态金属15能够正常运动，运动不变形。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (9)

1.一种利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置，其特征在于：包括电源、磁场元件和多个通道，多个所述通道均相交于一个分岔口，多个所述通道和分岔口中均设置有电解质溶液，其中一个所述通道中设置有第一电极，其余至少两个所述通道中均设置有第二电极，所述第一电极与所述电源的负极相连接，每个所述第二电极均与所述电源的正极相连接，当至少两路正极电路接通时，磁性液态金属运动停止在所述分岔口，将所述磁场元件靠近所述磁性液态金属并将所述磁性液态金属吸引到某一通道的入口处后去除所述磁场元件，所述磁性液态金属将在电场的作用下沿着该通道前进。
2.根据权利要求1所述的一种利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置，其特征在于：所述磁性液态金属带有磁性，且在只有一路电路接通时，能够在接通的所述通道中前进。
3.根据权利要求1所述的一种利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置，其特征在于：将所述磁场元件放置在某一通道底部。
4.根据权利要求1所述的一种利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置，其特征在于：每个所述通道均呈直线形。
5.根据权利要求1所述的一种利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置，其特征在于：所述第一电极和第二电极均为石墨棒。
6.根据权利要求5所述的一种利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置，其特征在于：每个所述通道上均设置有限位孔。
7.根据权利要求1所述的一种利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置，其特征在于：所述通道采用亚克力、玻璃或PDMS材质制成。
8.根据权利要求1所述的一种利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置，其特征在于：所述电解质溶液为碱溶液。
9.根据权利要求1所述的一种利用电磁场耦合控制磁性液态金属的通道装置，其特征在于：所述磁场元件为磁铁或永磁体。
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