CN109231148A - 基于室温液态金属的微泵结构 - Google Patents

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李相鹏
葛杜安
杨浩
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
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Abstract

本发明涉及一种基于室温液态金属的微泵结构，包括通道、第一电极、第二电极和电源发生器，所述通道内设置有开放腔室，所述开放腔室内容纳有液态金属液滴，所述通道内填充有电解质溶液，所述第一电极的一端、第二电极的一端均与所述电解质溶液相接触，所述第一电极的另一端、第二电极的另一端均与所述电源发生器相连接。本发明不包含任何机械运动部件，大大减小了微泵结构本身在流体中引起的局部压力损失，同时也避免了零部件发热而引起的热损耗，同时能在相对较小的功耗下产生较大的流量，结构简单而高效，大大提高了泵送效果。

Description

基于室温液态金属的微泵结构
技术领域
本发明涉及微流控技术领域，尤其涉及一种基于室温液态金属的微泵结构。
背景技术
微泵技术是微流控领域的核心技术之一，更是未来研究的主流方向。然而现阶段，微泵及其集成技术被自身有限的流量和相对过高的功耗所限制，发展缓慢，这很大程度上是由于它需要复杂的运动部件来工作，而这也给维护带来了极大的不便。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种结构简单的基于室温液态金属的微泵结构。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于室温液态金属的微泵结构，包括通道、第一电极、第二电极和电源发生器，所述通道内设置有开放腔室，所述开放腔室内容纳有液态金属液滴，所述通道内填充有电解质溶液，所述第一电极的一端、第二电极的一端均与所述电解质溶液相接触，所述第一电极的另一端、第二电极的另一端均与所述电源发生器相连接。
本发明一个较佳实施例中，基于室温液态金属的微泵结构进一步包括所述开放腔室包括多个止挡柱，多个所述止挡柱沿周向间隔分布。
本发明一个较佳实施例中，基于室温液态金属的微泵结构进一步包括所述止挡柱为圆形柱。
本发明一个较佳实施例中，基于室温液态金属的微泵结构进一步包括所述止挡柱的直径≤0.5mm。
本发明一个较佳实施例中，基于室温液态金属的微泵结构进一步包括所述通道连通有第一放置腔和第二放置腔，所述第一电极的一端、第二电极的一端分别设于所述第一放置腔、第二放置腔内。
本发明一个较佳实施例中，基于室温液态金属的微泵结构进一步包括所述通道连通有储液腔。
本发明一个较佳实施例中，基于室温液态金属的微泵结构进一步包括所述电源发生器输出占空比为50%的方波信号、频率为200Hz、Vp-p为5V、直流偏置电压为2.5V。
本发明一个较佳实施例中，基于室温液态金属的微泵结构进一步包括所述通道为矩形截面通道。
本发明一个较佳实施例中，基于室温液态金属的微泵结构进一步包括所述电解质溶液为氢氧化钠溶液或氯化钠溶液。
本发明一个较佳实施例中，基于室温液态金属的微泵结构进一步包括所述液态金属液滴为镓金属或镓基合金。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明不包含任何机械运动部件，大大减小了微泵结构本身在流体中引起的局部压力损失，同时也避免了零部件发热而引起的热损耗，同时能在小于15mW的功耗下产生较大的流量，结构简单而高效，大大提高了泵送效果。
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的结构示意图；
图2是本发明的优选实施例的泵送过程图；
图中：10、通道，12、第一电极，14、第二电极，16、电源发生器，18、开放腔室，20、液态金属液滴，22、止挡柱，24、第一放置腔，26、第二放置腔，28、储液腔。
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。
如图1所示，一种基于室温液态金属的微泵结构，包括通道10、第一电极12、第二电极14和电源发生器16，通道10内设置有开放腔室18，开放腔室18内容纳有液态金属液滴20，通过开放腔室18的设置用于限制液态金属液滴20的运动，从而维持液态金属液滴20的相对位置，同时保证液态金属液滴20不出现大的变形，通道10内填充有电解质溶液（图中未示出），第一电极12的一端、第二电极14的一端均与电解质溶液相接触，第一电极12的另一端、第二电极14的另一端均与电源发生器16相连接。
本发明优选通道10为矩形截面通道，通道10利用3D打印技术制作出，打印精度0.05mm，通道10优选为光敏树脂通道，通道10的宽度为3mm，通道10的总长度为65mm。
本发明优选电解质溶液为0.5mol/L的氢氧化钠溶液，但并不局限于氢氧化钠溶液，也可以为氯化钠溶液。
本发明优选开放腔室18包括多个止挡柱22，多个止挡柱22沿周向间隔分布。进一步优选止挡柱22的数量为三个，三个止挡柱22沿周向均匀间隔分布。进一步优选止挡柱22为圆形柱。本发明优选止挡柱22的直径为0.5mm。
为了便于第一电极12和第二电极14与电解质溶液的稳定接触，本发明优选通道10连通有第一放置腔24和第二放置腔26，第一放置腔24和第二放置腔26也填充有电解质溶液，第一电极12的一端、第二电极14的一端分别设于第一放置腔24、第二放置腔26内。
为了便于注入流速标志物，如图2中所示的墨水，本发明优选通道10连通有储液腔28。优选储液腔28呈向外凸出的弧形。
本发明优选电源发生器16输出占空比为50%的方波信号、频率为200Hz、Vp-p（电压峰峰值）为5V、直流偏置电压为2.5V。优选电源发生器16为固玮电源发生器，型号为APS-1102A。
本发明优选液态金属液滴20为镓金属或镓基合金。具体的，液态金属液滴20为镓铟锡合金，具体包括68.5%的稼、21.5%的铟和10%的锡，液态金属液滴20呈球状结构，液态金属液滴20浸没在电解质溶液中。
本发明在使用时，对液态金属液滴20施加适当的电场，使得液态金属液滴20上下游出现压降，液态金属液滴20出现向正极运动的趋势，三个止挡柱22限制液态金属液滴20向正极的运动，从而维持液态金属液滴20的相对位置，由于压降持续存在，最终在通道内产生10800μL/min的泵送效果，如图2所示。
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 (10)

1.一种基于室温液态金属的微泵结构，其特征在于：包括通道、第一电极、第二电极和电源发生器，所述通道内设置有开放腔室，所述开放腔室内容纳有液态金属液滴，所述通道内填充有电解质溶液，所述第一电极的一端、第二电极的一端均与所述电解质溶液相接触，所述第一电极的另一端、第二电极的另一端均与所述电源发生器相连接。
2.根据权利要求1所述的基于室温液态金属的微泵结构，其特征在于：所述开放腔室包括多个止挡柱，多个所述止挡柱沿周向间隔分布。
3.根据权利要求2所述的基于室温液态金属的微泵结构，其特征在于：所述止挡柱为圆形柱。
4.根据权利要求3所述的基于室温液态金属的微泵结构，其特征在于：所述止挡柱的直径≤0.5mm。
5.根据权利要求1所述的基于室温液态金属的微泵结构，其特征在于：所述通道连通有第一放置腔和第二放置腔，所述第一电极的一端、第二电极的一端分别设于所述第一放置腔、第二放置腔内。
6.根据权利要求1所述的基于室温液态金属的微泵结构，其特征在于：所述通道连通有储液腔。
7.根据权利要求1所述的基于室温液态金属的微泵结构，其特征在于：所述电源发生器输出占空比为50%的方波信号、频率为200Hz、Vp-p为5V、直流偏置电压为2.5V。
8.根据权利要求1所述的基于室温液态金属的微泵结构，其特征在于：所述通道为矩形截面通道。
9.根据权利要求1所述的基于室温液态金属的微泵结构，其特征在于：所述电解质溶液为氢氧化钠溶液或氯化钠溶液。
10.根据权利要求1所述的基于室温液态金属的微泵结构，其特征在于：所述液态金属液滴为镓金属或镓基合金。
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