CN115103499B - 一种水下镓铟锡液态金属成丝放电爆炸装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种水下镓铟锡液态金属成丝放电爆炸装置及方法，包括高压脉冲电容、气隙开关、放电反应容器、金属导管电极、金属下底板电极、橡胶软管、推送器、低压电源和镓铟锡液态金属等。采用推送器施压的方式，通过橡胶软管将液态镓铟锡金属挤压出金属导管电极管口；利用镓铟锡液态金属自身的流动性，当低压电源作用于液态金属表面，能够产生电化学反应并削弱其自身表面强张力，使得镓铟锡液态金属克服Rayleigh‑Plateau不稳定性，最终在电极间延伸成丝并连接金属导管电极、金属下底板电极。通过气隙开关控制回路的通断，当回路导通时，高压脉冲电容储能流经金属丝使其汽化并形成放电等离子体通道，释放大量光能、热能和机械能等。本发明解决金属丝电爆炸需在电极间预置金属丝换丝机构，且重频运行实现困难的问题，具有装置简单、重复性高、成本低廉、环境友好等特点。
Description
技术领域
本发明属于高压脉冲放电领域，涉及一种金属丝电爆炸的换丝重频放电装置及方法，具体涉及一种水下镓铟锡液态金属成丝放电爆炸装置及方法。
背景技术
金属丝电爆炸是指将一定参数范围内的脉冲电流注入金属丝，在焦耳加热的作用下，先后经历多种相态变化，最终形成等离子体放电通道并释放能量，同时伴随光辐射、声辐射和冲击波形成等一系列物理、化学变化的过程。金属丝电爆炸可在真空、气体或液体中发生。与其他环境相比，液相中金属丝电爆炸更为均匀，沉积能量更高，表现出冲击波峰值压力高、衰减小的特点。
水下高压金属丝电爆炸技术被广泛应用于石油增产、矿物开采、强声驱散等领域，对于解决复杂环境下的资源开发等问题具有重大意义。但是液相金属丝电爆炸在工程实际中需更换金属丝，增设换丝机构，限制了液相金属丝电爆炸在工程中的应用。
为了解决金属丝更换困难的问题，目前已有的方案包括：(1)轮盘换丝装置，该装置自动化程度较高，但轮盘轴柱的存在阻挡了冲击波的传递；(2)电极非接触式换丝装置，使用轮轴固定金属丝并通过旋转的方式送至电极之间，完成换丝过程，改善了放电后金属丝粘连在电极上的问题，然而非接触电极使得其不适用于高电导率环境；(3)电机驱动的含气隙放电装置，虽然能够实现不间断送丝，但是电极间隙的存在能够影响能量沉积效率，且电机需要高压隔离。也就是说，虽然目前已有的换丝装置具备了一定的自动化程度，但换丝过程大多依赖复杂的机构控制，换丝过程受高压环境的影响，易受到冲击且适用范围有限。
本发明利用镓铟锡液态金属低熔点、流动性好的特点，使其在低电压的控制下快速拉伸成丝，进而提出一种基于镓铟锡液态金属丝爆炸方法，实现了简单机构的自动换丝。该方法具有换丝装置简单、易操作、放电过程稳定且无粘连等优点。换丝完成后进行高压脉冲放电，将电容储能转化为热能、光能和机械能等能量变化过程，从而实现多种工业用途。
从目前检索的技术资料中，尚未见利用镓铟锡液态金属成丝放电的装置或方法。
发明内容
本发明的目在于，解决液相金属丝电爆炸需设置换丝机构，且换丝频繁会对放电过程造成影响的问题，并提出一种水下镓铟锡液态金属成丝放电爆炸的装置及方法，该方法能够使镓铟锡金属形成稳定的丝状结构，在通过大电流时产生爆炸，并在爆炸后再次成丝放电，实现连续多次放电爆炸过程。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种水下镓铟锡液态金属成丝放电爆炸装置，包括高压脉冲放电装置与电极成丝装置。
所述的高压脉冲放电装置包括四个单元：充电单元、放电单元、控制单元以及测量单元。所述的充电单元由高压直流电源1、限流电阻2以及高压脉冲电容3组成，高压直流电源1通过限流电阻2给高压脉冲电容3充电，三者串联在同一回路中。所述的放电单元由高压脉冲电容3、气隙开关4、传输电缆线5，放电反应容器6以及高压接地线12串联而成，高压脉冲电容3经过传输电缆线5放电反应容器6与高压接地线12相连构成串联回路，高压脉冲电容3与放电反应容器6之间串入气隙开关4以控制回路的通断。所述的高压脉冲电源3为充电单元与放电单元共有设备，其工作时先通过充电单元充电，再通过放电单元回路释放电能。所述的控制单元主要由两个部分组成，分别是用于控制高压直流电源1的调压器7和触发控制回路8；调压器7分别与高压直流电源1、交流电220V20相连，能够将交流电220V20电压按一定比例缩放后输入直流高压电源1来控制其输出直流电压值，进而控制放电电压，触发控制回路8操纵气隙开关4的通断，为放电过程提供延时，以达单次放电电压峰值。所述的测量单元主要包括高压探头9、电流传感器10与分压器11，可以监测整个放电过程的电容电压、金属丝两端的电压和回路电流波形，具体的：高压探头9接在放电反应容器6的高压侧，并将数据导入示波器13对放电过程中的电压进行检测；电流传感器10固定于低压侧接地线12上，并将数据导入示波器13监测放电回路中的电流；分压器11接在高压脉冲电容3上并与电压表14相连，用于实时监测高压脉冲电容3。如有必要，可在放电反应容器6侧加入高速摄像机18与计算机对放电过程进行图像观测。
所述的电极成丝装置包括两个单元：低压控制回路与放电电极。所述的低压控制回路主要包括低压电源17，金属夹30、低压限流电阻31、高压继电器隔离开关A15，B21；低压电源17正极经过低压限流电阻31、高压继电器隔离开关A15、金属夹30与放电反应容器6中的金属导管电极22相连；负极经过高压继电器隔离开关B21、金属夹30放电反应容器6中的金属下底板电极23相连。低压电源17的正极接金属导管电极22，负极接金属下底板电极23，其中，金属夹30起到导电与方便连接与分离的作用。所述的放电电极由金属导管电极22、金属下底板电极23、橡胶软管24、限流阀25、推送器26、控制器27、绝缘橡胶28和镓铟锡液态金属29组成，其中，推送器内装有镓铟锡液态金属；所述的金属导管电极22接高压脉冲电容3与低压电源正极17的正极，经过气隙开关4和高压继电器隔离开关A15、B21实现低压控制回路与高压脉冲放电模块的互相隔离；金属下底板电极23接高压脉冲电容3与低压电源正极17的负极，两电极通过传输电缆线5连接高压脉冲电容3；金属导管电极22外侧包裹绝缘橡胶28，并经橡胶软管24连通推送器26，将镓铟锡液态金属29能够推送至金属导管电极22管口，进而成丝，其中绝缘橡胶28可以保证放电过程整体绝缘，不会在管壁发生放电击穿，进而影响装置稳定性；橡胶软管24上附加控制镓铟锡液态金属流速的限流阀25，限流阀25可通过旋转开关控制软管导通截面积，限制橡胶软管中镓铟锡液态金属的流速与流量，同时避免液态金属因自身重力而不断从管口滴落。推送器26受到控制器27的控制，能以适当流速将推送器26中的镓铟锡液态金属29压出。
所述金属导管电极22与下底板电极23之间通过电压源形成低压电场以及电化学反应。其中电化学反应会使金属导管电极内部镓铟锡液态金属失去电子发生氧化作用而形成氧化层，氧化层保证了镓铟锡液态金属成丝后的稳定性。
进一步的，所述高压脉冲放电设备还包括零线16以及空气开关19，其中空气开关19控制调压器2以及触发控制回路8供电与否，起到安全防护以及节能作用。零线16为交流电220V20组成部分之一，其为电流提供完成的回路，且与高压接地线12互为独立的线路。
进一步的，所述的充电单元由高压直流电源1、限流电阻2以及高压脉冲电容3组成，其结构不唯一，可以由多个高压直流电源1、限流电阻2，高压脉冲电容3串并联组成如马克思发生器，其功能在于为高压脉冲电容3充电。
进一步的，所述的高压直流电源1输出电压受其输入交流电电压控制，通过控制高压直流电源1输入电压可进一步控制高压脉冲电容3充电与放电电压大小。
进一步的，所述的调压器2能够输出按一定比例缩放的输入电压，缩放倍数可通过旋钮调节。
进一步的，所述的交流电220V20为电网提供工频电，为调压器2输入信号，包含火线和零线12。
进一步的，所述的高压接地线12与零线16为互相独立的两路，高压接地线12的作用是为防止临近带电体产生静电感应触电或误合闸时保证安全，与零线16电位相同作用不同。
进一步的，所述的高压放电回路为RLC回路，回路电感、电阻均存在且无法消除。
进一步的，所述的低压电源17为可提供正极电压的设备，如直流恒压电源，信号发生器，蓄电池等，成丝低压电源17可提供0-12V低压信号。
进一步的，所述的高压脉冲放电时脉冲电容3初始充电电压不低于6kV。
进一步的，所述的镓铟锡液态金属材料为纯度大于99.99％，杂质小于5ppm的镓铟锡合金，室温下呈液态。约700mN/m的表面张力会使其趋于表面积更小的球体，无法形成连接上下电极的丝状通路，因此需要通过外加电压源的手段改变镓铟锡液态金属表面张力等性质，使其呈现稳定的丝状。
进一步的，所述的成丝长度和直径受到金属导管电极22管口直径和其距离下底板之间长度的限制，直径为0.1-0.70mm，长度为0-50mm；液态金属从金属导管电极管口控制在5mm/s以上，保证液态金属不会因张力而分散成滴。
进一步的，放电环境为0.2-44.0mS/cm电导率的水介质环境。
本发明还提供一种水下镓铟锡液态金属成丝放电爆炸方法，该方法包括以下步骤：
1)检查线路确保高压侧电容3没有残压，隔离开关正常工作；将镓铟锡液态金属浸泡在碱性溶液中使其表面氧化层与碱性溶液反应溶解，防止镓铟锡液态金属氧化层堆积在橡胶软管或金属导管电极中，导致其堵塞而影响使用。
2)将经过浸泡后的镓铟锡液态金属溶液放入推送器26中，并将镓铟锡液态金属推送至金属导管电极22管口；打开高压继电器隔离开关A15、B21与低压电源17，低压电源输出电压0.8-1.6V。
3)对推送器26加压，推送器26推送镓铟锡液态金属使其从金属导管电极22的管口延伸而出，当镓铟锡液态金属末端与负极金属下底板电极23接触时，此时镓铟锡液态金属在低压电源的作用下表面发生氧化反应过程，上表面被氧化层包裹，如此便可形成能够长期存在的液态金属丝，而后推送器26停止加压并关闭低压电源17。
4)断开高压隔离继电器开关A15、B21，如有必要打开连接金属导管电极与低压控制回路的金属夹30，保证放电过程中的高压脉冲电流不会影响到低压控制侧的仪器而造成损坏。
5)打开调压器7旋转旋钮，控制高压直流电源1给高压脉冲电容3充电；观察分压器11连接的电表14，当电表示数达到预设值并稳定后，调压器7归零并断开,此时高压脉冲电容3所储存的能量即为放电过程的总能量。
6)控制气隙开关5闭合，此时高压脉冲电流流经镓铟锡液态金属丝并产生电爆炸，该过程伴生强烈的光和声辐射能量耗散。
7)断开气隙开关5，释放高压脉冲电容3残压；打开高压隔离继电器开关A15、B21并重复上述步骤2-6，实现金属丝的多次电爆炸过程。
本发明的有益效果为：
(1)本发明所示方法可应用于淡水(自来水)或高电导率海水等复杂环境，应用范围较广。由于该成丝方法基于低压下电子移动所产生的氧化作用，当应用于高电导率溶液环境时，较高的电导率使得电化学反应过程形成的电子迁移量更大，正极金属导管电极产生更剧烈的氧化作用，成丝效果良好。
(2)水下镓铟锡液态金属成丝放电爆炸装置的换丝装置简单，操作方便，装置成本低，可实现连续多次放电，适合重频工况。
(3)所采用的镓铟锡合金熔点为10℃，常温下处于液态，因此即使放电完成后电极管口有残余，也不会出现传统金属如铜丝等，存在残余并粘连在电极上的情况，可以有效避免因粘连导致的异常放电击穿和清理困难等问题。而且镓铟锡合金无毒，使用起来较为安全；完成电爆炸后可对金属颗粒回收，经过简单搅拌与去除杂质操作后便可再次使用，因此能大幅降低实验成本，不污染环境。
附图说明
图1为本发明所涉及的高压脉冲放电装置以及电极成丝装置。
图2为本发明所涉及的电极结构与低压控制回路示意图。
图3为本发明所涉及的镓铟锡液态金属丝成丝后示意图。
图4为本发明所涉及的镓铟锡液态金属丝电爆炸过程记录的电压电流波形。
图5为本发明所涉及的镓铟锡液态金属丝电爆炸过程功率能量与电极间电阻。
图6为本发明所涉及的镓铟锡液态金属丝电爆炸过程高速摄像机记录到的爆炸过程。
图中：1高压直流电源；2限流电阻；3高压脉冲电容；4间隙开关；5传输线电缆；6放电反应容器；7调压器；8触发控制；9高压探头；10电流传感器；11分压器；12高压接地线；13示波器；14电压表；15高压继电器隔离开关A；16零线；17低压电源；18高速摄像机；19空气开关；20交流电220V；21高压继电器隔离开关B；22金属导管电极；23金属下底板电极；24橡胶软管；25限流阀；26推送器；27控制器；28绝缘橡胶；29镓铟锡液态金属；30金属夹；31低压限流电阻。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更一步的说明。
一种水下镓铟锡液态金属成丝放电爆炸装置，包括高压脉冲放电装置与电极成丝装置。图1为本发明所涉及的高压脉冲放电装置以及电极成丝装置，图中高压接地线12与零线16虽然都是零电位点，但是二者并非连通关系。图2为本发明所涉及的电极结构与低压控制回路示意图，图中绝缘橡胶的主要作用是防止放电过程能量从金属导管22处散失，且具有防止击穿由金属导管22处为起始点发生造成延面击穿的现象发生。
所述的高压脉冲放电装置包括四个单元：充电单元、放电单元、控制单元以及测量单元。所述的充电单元由高压直流电源1、限流电阻2以及高压脉冲电容3组成，高压直流电源1通过限流电阻2给高压脉冲电容3充电，三者串联在同一回路中。所述的放电单元由高压脉冲电容3、气隙开关4、传输电缆线5，放电反应容器6以及高压接地线12串联而成，高压脉冲电容3经过传输电缆线5放电反应容器6与高压接地线12相连构成串联回路，高压脉冲电容3与放电反应容器6之间串入气隙开关4以控制回路的通断。所述的控制单元主要由两个部分组成，分别是用于控制高压直流电源1的调压器7和触发控制回路8；调压器7分别与高压直流电源1、交流电220V20相连，触发控制回路8操纵气隙开关4的通断，为放电过程提供延时，以达单次放电电压峰值。所述的测量单元主要包括高压探头9、电流传感器10与分压器11，监测整个放电过程的电容电压、金属丝两端的电压和回路电流波形，具体的：高压探头9接在放电反应容器6的高压侧，并将数据导入示波器13对放电过程中的电压进行检测；电流传感器10固定于低压侧接地线12上，并将数据导入示波器13监测放电回路中的电流；分压器11接在高压脉冲电容3上并与电压表14相连，用于实时监测高压脉冲电容3。在放电反应容器6侧加入高速摄像机18与计算机对放电过程进行图像观测。
所述的电极成丝装置包括两个单元：低压控制回路与放电电极。所述的低压控制回路主要包括低压电源17，金属夹30、低压限流电阻31、高压继电器隔离开关A15，B21；低压电源17正极经过低压限流电阻31、高压继电器隔离开关A15、金属夹30与放电反应容器6中的金属导管电极22相连；负极经过高压继电器隔离开关B21、金属夹30放电反应容器6中的金属下底板电极23相连。低压电源17的正极接金属导管电极22，负极接金属下底板电极23。所述的放电电极由金属导管电极22、金属下底板电极23、橡胶软管24、限流阀25、推送器26、控制器27、绝缘橡胶28和镓铟锡液态金属29组成；所述的金属导管电极22接高压脉冲电容3与低压电源正极17的正极，经过气隙开关4和高压继电器隔离开关A15、B21实现低压控制回路与高压脉冲放电模块的互相隔离；金属下底板电极23接高压脉冲电容3与低压电源正极17的负极，两电极通过传输电缆线5连接高压脉冲电容3；金属导管电极22外侧包裹绝缘橡胶28，并经橡胶软管24连通推送器26，将镓铟锡液态金属29能够推送至金属导管电极22管口进而成丝；橡胶软管24上附加控制镓铟锡液态金属流速的限流阀25。推送器26受到控制器27的控制，能以适当流速将推送器26中的镓铟锡液态金属29压出。
所述金属导管电极22与下底板电极23之间通过电压源形成低压电场以及电化学反应。其中电化学反应会使金属导管电极内部镓铟锡液态金属失去电子发生氧化作用而形成氧化层，氧化层保证了镓铟锡液态金属成丝后的稳定性。
具体实施以0.8μF高压脉冲电容为例，初始充电电压为13kV，溶液环境为44mS/cm的水溶液。实验在此环境参数下进行，相应成丝与放电操作如下：
步骤1：检查线路确保高压脉冲电容3没有残余压，检查气隙开关4和触发控制回路8保持正常工作状态、检验传输电缆线5连接端口是否牢固；将镓铟锡液态金属浸泡在碱性溶液中，使其表面氧化层反应溶解，以防氧化层干扰镓铟锡液态金属成丝或凝固阻塞橡胶软管24，进而影响装置正常工作；将推送器26、橡胶软管24与金属导管电极22管内中的空气排空；将金属夹30夹在放电反应容器6两电极22、23处。
步骤2：将处理过的镓铟锡液态金属溶液放入推送器26中并将其推送至金属导管电极22管口，镓铟锡液态金属将因为自身重力与表面的强张力而在管口末端形成球状液滴；打开高压继电器隔离开关A15、B21与低压电源17，调节施加电压至1V，观察当负极金属下底板电极23出现微小气泡时，说明低压通路已经形成，电化学反应正在进行，连接电源正压的镓铟锡液态金属将会因为正极的氧化作用而被氧化膜包裹，其表面张力不断下降，随着反应的进行金属导管电极管口22末端液滴不再维持球形，转而变为水滴状，且表面颜色变为灰黑色。
步骤3：给控制器27力学信号，使推送器26加压并推送镓铟锡液态金属顺金属导管电极管口22向外延伸，当镓铟锡液态金属末端与金属下底板电极23接触时，推送器26停止加压并关闭低压电源17，整个过程镓铟锡液态金属末端与管内金属一直保持连接，因此延伸而出的镓铟锡液态金属丝始终被氧化层包裹，使其表面张力维持在较低值，即使低压电源17的电化学作用停止，金属丝也不会因为Rayleigh–Plateau不稳定性而断裂成球状。图3显示为镓铟锡液态金属成丝后示意图，成丝长度12mm，直径0.45mm。镓铟锡液态金属细丝分为两部分，分别是圆柱体部分和类球体部分，类球体部分由成丝过程中多余的镓铟锡液态金属沉积产生。
步骤4：断开高压隔离继电器开关A15、B21，如有必要打开连接电极与低压控制回路的金属夹30，以保证高压信号不会对低压控制侧仪器造成影响或损坏。
步骤5：调节调压器7旋钮，控制高压直流电源1给高压脉冲电容3充电；观察分压器11所连接的电表14，当电表示数达到预设值并稳定后，将调压器7归零后断开，此时高压脉冲电容3所储存的能量即为放电过程的总能量。
步骤6：为气隙开关5施加触发信号，此时气隙开关吸合而导通，高压脉冲电流通过镓铟锡液态金属丝而产生电爆炸，并伴随强烈的光能、热能和声能等辐射耗散。
步骤7：关闭气隙触发控制8开关，短接高压脉冲电容3，将残余能量通过接地线12释放，直至电压表14无示数；检查装置完好性，重复步骤2-6便能实现连续多次放电过程。
图4、5、6均为根据上述说明书制作装置进行实验得到的数据，其中高压脉冲电容容值为0.8μF，初始充电电压为13kV，溶液环境为44mS/cm水溶液，成丝长度12mm，直径0.45mm。图4中电压电流均为实际实验时示波器所捕捉到的波形，电压波形为电极22、23两端电压，电流为回路3、4、5、6、12电流分别由高压探头9与电流传感器10测量获得。图6中图像为高速摄影机拍摄，每张图像间隔时间为2μs。图5中功率、能量与电阻为根据图4数据计算所得。
W(t)＝u(t)i(t) (2)
R(t)＝u(t)/i(t) (2)
其中，E为电极间金属丝上沉积的能量J，W为流过电极间金属丝上瞬时功率W，R为电极间电阻Ω，u为测量所得金属丝电压V，i为回路电流A，T为积分时间s，t0为电流变化初始时间s，也即气隙开关4闭合时刻。
图4、图5分别为放电过程示波器监测到的电极22、23两端电压电流波形以及利用该电压电流波形计算得到的功率沉积能量曲线。根据图4中电压的突然升高与下降及其对应时刻电流的突变，可以判断出此时金属丝放生了相变，也即电流流经金属丝后使其发生了状态的改变，并判断出放电种类符合金属丝电爆炸的特点，电阻的波形亦能印证这一说法。图5显示了放电过程中电极22、23两端瞬时电阻、功率以及释放到金属丝两端的能量变化。根据电阻可以判断放电过程确实经历了镓铟锡液态金属丝汽化过程以及等离子体通道形成过程，证明该设备及方法可以实现传统金属丝电爆炸类似效果，功率及能量证明放电的能量能够在通过放电过程在电极间释放，能够应用于爆炸冲击工业领域。
图6所示为爆炸过程中产生的强光辐射与冲击波传递后产生的空泡脉动，证明本发明装置能够实现金属丝电爆炸过程中光能向冲击波能量的转化。
工业实用性：根据本发明，镓铟锡液态金属能够在电极间稳定形成细丝，并在高压脉冲电流的作用下形成强声、强光、强冲击压力(按照前面改)，因此在石油解堵增产、水下强声驱散和矿石破碎等行业中具有重要应用价值。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但不能理解为对本发明专利应用范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种水下镓铟锡液态金属成丝放电爆炸装置，其特征在于，包括高压脉冲放电装置与电极成丝装置；
所述的高压脉冲放电装置包括充电单元、放电单元、控制单元以及测量单元；所述的充电单元包括高压直流电源(1)、限流电阻(2)及高压脉冲电容(3)，高压直流电源(1)通过限流电阻(2)给高压脉冲电容(3)充电，三者串联在同一回路中；所述的放电单元由高压脉冲电容(3)、气隙开关(4)、传输电缆线(5) 、放电反应容器(6)及高压接地线(12)串联而成，高压脉冲电容(3)经过传输电缆线(5)放电反应容器(6)与高压接地线(12)相连构成串联回路，高压脉冲电容(3)与放电反应容器(6)之间串入气隙开关(4)以控制回路的通断；所述的控制单元主要由两个部分组成，分别是用于控制高压直流电源(1)的调压器(7)和触发控制回路(8)；调压器(7)分别与高压直流电源(1)、交流电220V(20)相连，控制放电电压，触发控制回路(8)操纵气隙开关(4)的通断，为放电过程提供延时，以达单次放电电压峰值；所述的测量单元主要包括高压探头(9)、电流传感器(10)与分压器(11)，可以监测整个放电过程的电容电压、金属丝两端的电压和回路电流波形；
所述的电极成丝装置包括低压控制回路与放电电极；所述的低压控制包括低压电源(17)，金属夹(30)、低压限流电阻(31)、高压继电器隔离开关A (15) 和高压继电器隔离开关B (21)；所述低压电源(17)正极经过低压限流电阻(31)、高压继电器隔离开关A (15)、金属夹(30)与放电反应容器(6)中的金属导管电极(22)相连，正极接金属导管电极(22)；负极经过高压继电器隔离开关B (21)、金属夹(30)放电反应容器(6)中的金属下底板电极(23)相连，负极接金属下底板电极(23)；所述的放电电极包括金属导管电极(22)、金属下底板电极(23)、橡胶软管(24)、限流阀(25)、推送器(26)、控制器(27)、绝缘橡胶(28)和镓铟锡液态金属(29)，其中，推送器内装有镓铟锡液态金属；所述的金属导管电极(22)接高压脉冲电容(3)与低压电源正极(17)的正极，经过气隙开关(4)和高压继电器隔离开关A (15)、高压继电器隔离开关B (21)实现低压控制回路与高压脉冲放电模块的互相隔离；金属下底板电极(23)接高压脉冲电容(3)与低压电源正极(17)的负极，两电极通过传输电缆线(5)连接高压脉冲电容(3)；金属导管电极(22)外侧包裹绝缘橡胶(28)，并经橡胶软管(24)连通推送器(26)，将镓铟锡液态金属(29)能够推送至金属导管电极(22)管口成丝；橡胶软管(24)上附加用于控制镓铟锡液态金属流速的限流阀(25)；推送器(26)受到控制器(27)的控制，能以适当流速将推送器(26)中的镓铟锡液态金属(29)压出；
所述金属导管电极(22)与下底板电极(23)之间通过电压源形成低压电场以及电化学反应；其中电化学反应会使金属导管电极内部镓铟锡液态金属失去电子发生氧化作用而形成氧化层，氧化层保证镓铟锡液态金属成丝后的稳定性。
2.根据权利要求1所述的一种水下镓铟锡液态金属成丝放电爆炸装置，其特征在于，所述的高压脉冲放电装置中，还可在放电反应容器(6)侧加入高速摄像机(18)与计算机对放电过程进行图像观测。
3.根据权利要求1所述的一种水下镓铟锡液态金属成丝放电爆炸装置，其特征在于，所述的测量单元中：所述高压探头(9)接在放电反应容器(6)的高压侧，将数据导入示波器(13)对放电过程中的电压进行检测；所述电流传感器(10)固定于低压侧接地线(12)上，将数据导入示波器(13)监测放电回路中的电流；所述分压器(11)接在高压脉冲电容(3)上并与电压表(14)相连，用于实时监测高压脉冲电容(3)。
4.根据权利要求1所述的一种水下镓铟锡液态金属成丝放电爆炸装置，其特征在于，所述高压脉冲放电装置还包括零线(16)以及空气开关(19)，其中空气开关(19)控制调压器(2)以及触发控制回路(8)供电与否。
5.根据权利要求1所述的一种水下镓铟锡液态金属成丝放电爆炸装置，其特征在于，所述的低压电源(17)为能够提供正极电压的设备，成丝低压电源(17)可提供0-12V低压信号；所述的高压脉冲放电时脉冲电容(3)初始充电电压不低于6kV。
6.一种基于权利要求1-5任一所述的装置实现的水下镓铟锡液态金属成丝放电爆炸方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，检查线路确保高压侧脉冲电容(3)没有残压，隔离开关正常工作；将镓铟锡液态金属浸泡在碱性溶液中使其表面氧化层与碱性溶液反应溶解；放电环境为0.2-44.0mS/cm电导率的水介质环境；
第二步，将经过浸泡后的镓铟锡液态金属溶液放入推送器(26)中，并将镓铟锡液态金属推送至金属导管电极(22)管口；打开高压继电器隔离开关A (15)和高压继电器隔离开关B(21)与低压电源(17)，低压电源输出电压0.8-1.6V；
第三步，对推送器(26)加压，推送器(26)推送镓铟锡液态金属使其从金属导管电极(22)的管口延伸而出，当镓铟锡液态金属末端与负极金属下底板电极(23)接触时，此时镓铟锡液态金属在低压电源的作用下表面发生氧化反应过程，上表面被氧化层包裹，如此可形成能够长期存在的液态金属丝，而后推送器(26)停止加压并关闭低压电源(17)；
第四步，断开高压继电器隔离开关A (15) 和高压继电器隔离开关B(21)，如有必要打开连接金属导管电极与低压控制回路的金属夹(30)，保证放电过程中的高压脉冲电流不会影响到低压控制侧的仪器而造成损坏；
第五步，打开调压器(7)旋转旋钮，控制高压直流电源(1)给高压脉冲电容(3)充电；观察分压器(11)连接的电表(14)，当电表示数达到预设值并稳定后，调压器(7)归零并断开,此时高压脉冲电容(3)所储存的能量即为放电过程的总能量；
第六步，控制气隙开关(4)闭合，此时高压脉冲电流流经镓铟锡液态金属丝并产生电爆炸，该过程伴生强烈的光和声辐射能量耗散；
第七步，断开气隙开关(4)，释放高压脉冲电容(3)残压；打开高压隔离继电器开关A(15) 和高压继电器隔离开关B(21)并重复上述第二步到第六步，实现金属丝的多次电爆炸过程。
7.根据权利要求6所述的一种水下镓铟锡液态金属成丝放电爆炸方法，其特征在于，所述的镓铟锡液态金属材料为纯度大于99.99%，杂质小于5 ppm的镓铟锡合金，室温下呈液态。
8.根据权利要求6所述的一种水下镓铟锡液态金属成丝放电爆炸方法，其特征在于，所述的液态金属丝的成丝长度为0-50mm和直径为0.1-0.70mm。
9.根据权利要求6所述的一种水下镓铟锡液态金属成丝放电爆炸方法，其特征在于，所述的液态金属从金属导管电极管口控制在5mm/s以上。
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