CN115788818B - 一种液态金属驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液态金属驱动装置，包括导热载板、温度梯度板和控制装置，导热载板上设有用于供液态金属移动的轨迹槽；温度梯度板安装于导热载板背离轨迹槽的一侧，温度梯度板设有多个平行分布的加热丝，加热丝与导热载板抵触，加热丝在温度梯度板上形成加热区域，轨迹槽位于加热区域的热辐射范围内；每个加热丝分别与控制装置电连接，控制装置用于控制加热丝发热，以在导热载板的轨迹槽内形成温度梯度；轨迹槽确保了液态金属能够在预设的轨迹上运动，控制装置对温度梯度板上的多个加热丝单独控制，实现对轨迹槽内的温度进行精准控制，提升了可控性；通过温度梯度驱动液态金属移动，脱离了液体环境，并且无需消耗学化学活性材料，持续性强。

Description

一种液态金属驱动装置

技术领域

本发明涉及驱动装置技术领域，尤其涉及一种液态金属驱动装置。

背景技术

近年来，液态金属因其独特的物理化学性质，高导电性、高导热性、高柔韧性，低毒性，易被氧化等受到广泛研究。其中，液态金属的驱动能力也得到广泛关注，液态金属可以通过磁场、声场、电场和化学反应等进行驱动。其中，磁场驱动主要是在液态金属表面涂覆一层磁性纳米颗粒，通过控制磁场实现液态金属的运动，但磁场驱动需要获取到精准可控的磁场，而获得精准可控的磁场难度较大，因此，采用磁场驱动的方式对液态金属进行驱动存在可控性差的问题。

声场驱动主要是利用超声波发射到非对称液态金属表面形成声压差从而进行驱动，而声场驱动需要获取到精准可控的声场，而获得精准可控的声场的难度较大，因此，采用声场驱动的方式对液态金属进行驱动存在可控性差的问题。

化学反应驱动是通过一定的化学活性材料来与液态金属反应产生驱动力，通过化学反应产生气体，从而推动液态金属运动；而采用化学反应驱动液态金属运动需要依赖化学活性材料，一旦化学活性材料消耗殆尽则无法维持液态金属的运动，因此，采用化学反应对液态金属进行驱动存在持续性较差的问题。

电场驱动是最主要的驱动方式，通过在液态金属两侧施加电场引起液态金属表面张力梯度进行驱动，并且可以通过调整电压、频率、电极位置等进行控制；但是电场驱动需要处于液体环境之中，难以将液体环境中的运动传递到外界，限制了液态金属驱动器的应用范围。

因此，如何提升液态金属在非液体环境中驱动的可控性以及可持续性，成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种液态金属驱动装置，以解决液态金属在非液体环境中驱动过程中存在的可控性差以及可持续性差的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种液态金属驱动装置，包括

导热载板，所述导热载板上设有用于供液态金属移动的轨迹槽；

温度梯度板，所述温度梯度板安装于所述导热载板背离所述轨迹槽的一侧，所述温度梯度板设有多个平行分布的加热丝，所述加热丝与所述导热载板抵触，所述加热丝在所述温度梯度板上形成加热区域，所述轨迹槽位于所述加热区域的热辐射范围内；

控制装置，每个所述加热丝分别与所述控制装置电连接，所述控制装置用于控制所述加热丝发热，以在所述导热载板的轨迹槽内形成温度梯度。

本发明的有益效果在于：本发明提供的液态金属驱动装置具有可控性好且持续性强的特点，并且能够适用于非液体环境中；在导热载板上设置供液态金属移动的轨迹槽，确保了液态金属能够在预设的轨迹上运动，并且通过控制装置对温度梯度板上的多个加热丝进行单独控制，从而实现对轨迹槽内的温度进行精准控制，提升了液态金属驱动的可控性；通过温度梯度驱动液态金属在轨迹槽内沿预设轨迹移动，使得液态金属的驱动脱离了液体环境，并且无需持续依赖化学活性材料的消耗，可持续性强。

附图说明

图1为本发明实施例一的液态金属驱动装置的结构简图；

图2为本发明实施例一的液态金属驱动装置的加热结构的结构示意图；

图3为本发明实施例一的液态金属驱动装置的加热结构的爆炸图。

标号说明：

1、导热载板；11、轨迹槽；2、温度梯度板；21、第一安装槽；22、第二安装槽；3、底板；4、加热丝；5、温度传感器；6、主控单元；7、旋转编码器；8、MOS管；9、显示器。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1至图3，一种液态金属驱动装置，包括

导热载板1，所述导热载板1上设有用于供液态金属移动的轨迹槽11；

温度梯度板2，所述温度梯度板2安装于所述导热载板1背离所述轨迹槽11的一侧，所述温度梯度板2设有多个平行分布的加热丝4，所述加热丝4与所述导热载板1抵触，所述加热丝4在所述温度梯度板2上形成加热区域，所述轨迹槽11位于所述加热区域的热辐射范围内；

控制装置，每个所述加热丝4分别与所述控制装置电连接，所述控制装置用于控制所述加热丝4发热，以在所述导热载板1的轨迹槽11内形成温度梯度。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：在导热载板1上设置供液态金属移动的轨迹槽11，确保了液态金属能够在预设的轨迹上运动，并且通过控制装置对温度梯度板2上的多个加热丝4进行单独控制，从而实现对轨迹槽11内的温度进行精准控制，提升了液态金属驱动的可控性；通过温度梯度驱动液态金属在轨迹槽11内沿预设轨迹移动，使得液态金属的驱动脱离了液体环境，并且无需持续依赖化学活性材料的消耗，可持续性强。

进一步的，所述导热载板1以及所述温度梯度板2的材质均为石英玻璃材质。

由上述描述可知，石英玻璃的导热系数小，便于将加热丝4产生的热量锁定在导热载板1的相应位置，降低了热量传导到相邻的温度梯度区间，提高了轨迹槽11内温度梯度的空间分辨率。

进一步的，所述温度梯度板2开设有多个第一安装槽21，所述第一安装槽21的数量与所述加热丝4的数量相等，每个所述第一安装槽21内均安装有所述加热丝4。

由上述描述可知，所述第一安装槽21便于对所述加热丝4进行安装固定，确保了所述加热丝4工作的稳定性。

进一步的，所述控制装置包括主控单元6以及与所述主控单元6电连接的旋转编码器7和多个MOS管8，所述MOS管8的数量与所述加热丝4的数量相等，且一一对应电连接。

由上述描述可知，所述旋转编码器7旋转需要加热的加热丝4，并使所述主控单元6输出PWM信号来控制与需要加热的加热丝4连接的MOS管8向加热丝4输入电压，从而使得加热丝4通电进行加热。

进一步的，所述控制装置还包括多个分别与所述主控电源电连接的温度传感器5，所述温度传感器5的数量与所述加热丝4的数量相等，且一一对应安装于所述温度梯度板2。

由上述描述可知，所述温度传感器5用于检测与其对应的加热丝4的位置的温度，并且将检测到的温度信息传输至主控单元6。

进一步的，所述控制装置还包括显示器9，所述显示器9与所述主控单元6电连接。

由上述描述可知，所述显示器9用于显示所述控制装置的运行状况，使得所述液态金属驱动装置的工作情况可视化。

进一步的，所述温度梯度板2开设有第二安装槽22，所述第二安装槽22的数量与所述温度传感器5的数量相等，每个所述第二安装槽22内均安装有所述温度传感器5。

由上述描述可知，所述第二安装槽22便于对所述温度传感器5进行安装，确保了所述温度传感器5工作时的稳定性。

进一步的，所述轨迹槽11呈直线型、圆形、椭圆形或S型。

由上述描述可知，可根据实际的应用需求对所述轨迹槽11的形状进行设置，丰富了结构样式。

实施例一

请参照图1至图3，本发明的实施例一为：一种液态金属驱动装置，包括控制装置和加热结构，所述加热结构包括依次相连的导热载板1、温度梯度板2和底板3，所述导热载板1上设有用于供液态金属移动的轨迹槽11；所述温度梯度板2安装于所述导热载板1背离所述轨迹槽11的一侧，所述底板3安装于所述温度梯度板2背离所述导热载板1的一侧，所述温度梯度板2设有多个平行分布的加热丝4，所述加热丝4与所述导热载板1抵触，所述加热丝4在所述温度梯度板2上形成加热区域，所述轨迹槽11位于所述加热区域的热辐射范围内；每个所述加热丝4分别与所述控制装置电连接，所述控制装置用于控制所述加热丝4发热，以在所述导热载板1的轨迹槽11内形成温度梯度。

可选的，所述导热载板1以及所述温度梯度板2的材质可以是TDD材质、石英玻璃材质或云母材质，优选为石英玻璃材质，具体的，石英玻璃的导热系数小，便于将加热丝4产生的热量锁定在导热载板1的相应位置，降低了热量传导到相邻的温度梯度区间，提高了轨迹槽11内温度梯度的空间分辨率；更具体的，所述加热丝之间的间距为20μm-60μm。

优选的，所述控制装置包括主控单元6以及与所述主控单元6电连接的旋转编码器7和多个MOS管8（即场效应管），所述MOS管8的数量与所述加热丝4的数量相等，且一一对应电连接，所述旋转编码器7旋转需要加热的加热丝4，并使所述主控单元6输出PWM信号来控制与需要加热的加热丝4连接的MOS管8向加热丝4输入电压，从而使得加热丝4通电进行加热；具体的，所述控制装置还包括多个分别与所述主控电源电连接的温度传感器5，所述温度传感器5的数量与所述加热丝4的数量相等，且一一对应安装于所述温度梯度板2，所述温度传感器5用于检测与其对应的加热丝4的位置的温度，并且将检测到的温度信息传输至主控单元6；更具体的，所述控制装置还包括显示器9，所述显示器9与所述主控单元6电连接，所述显示器9用于显示所述控制装置的运行状况，使得所述液态金属驱动装置的工作情况可视化。

在本实施例中，请结合图2和图3，所述温度梯度板2开设有多个第一安装槽21，所述第一安装槽21的数量与所述加热丝4的数量相等，每个所述第一安装槽21内均安装有所述加热丝4，所述第一安装槽21便于对所述加热丝4进行安装固定，确保了所述加热丝4工作的稳定性；具体的，所述温度梯度板2开设有第二安装槽22，所述第二安装槽22的数量与所述温度传感器5的数量相等，每个所述第二安装槽22内均安装有所述温度传感器5，所述第二安装槽22便于对所述温度传感器5进行安装，确保了所述温度传感器5工作时的稳定性。

作为可选的，所述轨迹槽11呈直线型、圆形、椭圆形或S型，具体可根据实际的应用需求对所述轨迹槽11的形状进行设置，丰富了结构样式。

综上所述，本发明提供的液态金属驱动装置具有可控性好且持续性强的特点，并且能够适用于非液体环境中；在导热载板上设置供液态金属移动的轨迹槽，确保了液态金属能够在预设的轨迹上运动，并且通过控制装置对温度梯度板上的多个加热丝进行单独控制，从而实现对轨迹槽内的温度进行精准控制，提升了液态金属驱动的可控性；通过温度梯度驱动液态金属在轨迹槽内沿预设轨迹移动，使得液态金属的驱动脱离了液体环境，并且无需持续依赖化学活性材料的消耗，可持续性强。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种液态金属驱动装置，其特征在于，包括

导热载板，所述导热载板上设有用于供液态金属移动的轨迹槽；

温度梯度板，所述温度梯度板安装于所述导热载板背离所述轨迹槽的一侧，所述温度梯度板设有多个平行分布的加热丝，所述加热丝之间的间距为20μm-60μm，所述加热丝与所述导热载板抵触，所述加热丝在所述温度梯度板上形成加热区域，所述轨迹槽位于所述加热区域的热辐射范围内；所述导热载板以及所述温度梯度板的材质均为石英玻璃材质；

控制装置，每个所述加热丝分别与所述控制装置电连接，所述控制装置用于控制所述加热丝发热，以在所述导热载板的轨迹槽内形成温度梯度；所述控制装置包括主控单元以及与所述主控单元电连接的旋转编码器和多个MOS管，所述MOS管的数量与所述加热丝的数量相等，且一一对应电连接。

2.根据权利要求1所述的液态金属驱动装置，其特征在于，所述温度梯度板开设有多个第一安装槽，所述第一安装槽的数量与所述加热丝的数量相等，每个所述第一安装槽内均安装有所述加热丝。

3.根据权利要求1所述的液态金属驱动装置，其特征在于，所述控制装置还包括多个分别与所述主控单元电连接的温度传感器，所述温度传感器的数量与所述加热丝的数量相等，且一一对应安装于所述温度梯度板。

4.根据权利要求1或3所述的液态金属驱动装置，其特征在于，所述控制装置还包括显示器，所述显示器与所述主控单元电连接。

5.根据权利要求3所述的液态金属驱动装置，其特征在于，所述温度梯度板开设有第二安装槽，所述第二安装槽的数量与所述温度传感器的数量相等，每个所述第二安装槽内均安装有所述温度传感器。

6.根据权利要求1所述的液态金属驱动装置，其特征在于，所述轨迹槽呈直线型、圆形、椭圆形或S型。

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