CN209312321U - 一种液态金属的电场驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及流体驱动技术领域，尤其涉及一种液态金属的电场驱动装置。所述液态金属的电场驱动装置包括用于放置液态金属和电解液的槽道，所述槽道的相对两侧对应设有与所述电解液接触的第一电极和第二电极，所述第一电极、第二电极均通过导线与电源相连接，所述电源连接有用于控制所述电源的输出电压的控制电路，所述液态金属用于在第一电极和第二电极之间的电场驱动下移动。本实用新型通过电场控制和驱动电解液环境下的携带有物质或能量的液态金属在槽道内进行运动，从而将物质或能量输送至槽道内指定的地点，进而完成物质运输或信号传递的任务。本实用新型适用于流体输送、信号传递装置的设计中，具有灵活可靠、结构简单、成本低廉的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及流体驱动技术领域，尤其涉及一种液态金属的电场驱动装置。
背景技术
压力传感器(Pressure Transducer)是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。将传感器的测量膜片腔用毛细管连通到数米到数十米不等处的一个或两个(压力或差压)做成法兰形式的测量膜盒中，中间充满传导介质进行测量信号传输。适用于高温下粘稠介质、易结晶的介质、带有固体颗粒或悬浮物的沉淀性介质、强腐蚀或剧毒性介质，卫生清洁要求很高的场合。传统压力传感器中使用的硅油、氟油、植物油等作为传导介质，在使用温度高于400℃时，容易发生变质、汽化，从而导致传感器失效。目前这类传感器主要是通过将液体的压力变化转换为信号变化传递到测量装置中，信号在传递过程中容易受到环境变化影响而导致信号出现失真现象，进而导致信号反馈处理延迟，存在较大的隐患。
当液态金属液滴处于溶液环境中时，在外加电场作用下能够产生表面电势梯度，导致液滴不同位置的表面张力有差异，进而形成流动，推动液滴在溶液中向电源正极运动。运用液态金属能在电场驱动下向电源正极运动的特性，可以将液态金属作为信号能量或物质的携带体，携带信号能量或物质进行移动，这对压力传感器的信号传递具有重要意义。因而，提供一种可以在电场环境中驱动液态金属进行运动的装置是亟待解决的技术问题。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型的目的是提供一种液态金属的电场驱动装置，其可以通过电场驱动电解液环境下的携带有物质或能量的液态金属进行运动，从而将物质或能量输送到指定的地点，完成物质运输或信号传递的任务。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种液态金属的电场驱动装置，其包括用于放置液态金属和电解液的槽道，所述槽道的相对两侧对应设有与所述电解液接触的第一电极和第二电极，所述第一电极、第二电极均通过导线与电源相连接，所述电源连接有用于控制所述电源的输出电压的控制电路，所述液态金属用于在所述第一电极和第二电极之间的电场驱动下移动。
进一步地，所述控制电路与所述电源的输入端相连，所述第一电极、控制电路、电源、第二电极和槽道内所放置的电解液形成导电回路。利用控制电路输出不同大小的直流电压或不同频率、不同大小的交流电压。电源通过控制电路、第一电极和第二电极作用于电解液形成电场，从而驱动液态金属在槽道内运动。
进一步地，所述槽道为空心通道。
进一步地，所述空心通道为中空的长方体结构、中空的圆柱体结构、中空的半圆柱体结构、中空的螺旋管结构中的任意一种或任意两种以上的组合。例如，槽道可以是空心长方体组成，或空心螺旋管组成，或空心半圆柱体组成，或空心长方体与空心圆柱体组合而成，或空心长方体和空心半圆柱体组合而成，或空心圆柱体与空心半圆柱体组合而成，或空心半圆柱体、空心圆柱体与空心螺旋管组合而成等。
进一步地，所述空心通道为直管或弯管，或直管与弯管的组合。例如，槽道可以由多种维度的路径构成，路径不闭合，轨道路径为二维的直线、曲线、螺旋线等，或三维的螺旋上升的螺旋线、上升的曲线等的一种或多种组合而成。再比如，槽道可以是二维的直线路径，或二维的曲线路径，或二维的螺旋线路径，或三维的螺旋上升的螺旋线路径，或二维的直线路径与三维螺旋上升的螺旋线路径组合而成等。
进一步地，所述槽道的材质为绝缘材质或绝缘镀层处理后的导电材质；和/或，所述第一电极和第二电极均为导电金属材质。
进一步地，所述液态金属为熔点在室温范围内的镓金属单质或镓基合金，且所述液态金属为可携带物质或信号能量的液态金属液滴。液态金属液滴自然状态下在电解液中通常呈椭圆体或团簇状。液态金属液滴部分或全部浸没在电解液中，在外界电场作用下会向电源正极方向产生移动。
进一步地，所述镓基合金为镓铟合金或镓铟锡合金。
进一步地，所述电解液为碱性电解液、中性电解液或酸性电解液，能够在接入电源之后形成电场以及相应电流。例如，可以是NaOH溶液或Na2CO3溶液中的一种或多种组成，也可以是NaCl溶液，或HCl溶液、H2SO4溶液中的一种或多种组成。
进一步地，所述电源为直流稳压电源或变频交流电源。
(三)有益效果
本实用新型的上述技术方案具有以下有益效果：
本实用新型提供的液态金属的电场驱动装置，其设置了槽道，使用时将电解液放置于槽道内，将液态金属部分或全部浸没于电解液内，第一电极、控制电路、电源、第二电极和电解液形成导电回路，利用液态金属液滴在电解液环境下能够被电场驱动发生形变并向电源正极运动的特点，通过电场控制和驱动电解液环境下的携带有物质或能量的液态金属在槽道内进行运动，从而将物质或能量输送至槽道内指定的地点，进而完成物质运输或信号传递的任务。本实用新型可应用于流体输送、信号传递装置的设计中，具有灵活可靠、结构简单、成本低廉的优点。
附图说明
图1为本实用新型实施例1所述液态金属的电场驱动装置的主视剖面图；
图2为本实用新型实施例1所述液态金属的电场驱动装置的俯视图；
图3为本实用新型实施例2所述液态金属的电场驱动装置的主视剖面图；
图4为本实用新型实施例2所述液态金属的电场驱动装置的俯视图；
图5为本实用新型实施例3所述液态金属的电场驱动装置的主视图；
图6为本实用新型实施例3所述液态金属的电场驱动装置的立体示意图；
图7为本实用新型实施例4所述液态金属的电场驱动装置的结构示意图(立体图)；
其中，1-1、第一电极；1-2、第二电极；2、电源；3、控制电路；4、槽道；5、液态金属；6、电解液；7、传感器感应装置；8、导线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“前”、“后”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例提供了一种液态金属的电场驱动装置，其包括用于放置液态金属5和电解液6的槽道4，槽道4的相对两侧对应设有与电解液6接触的第一电极1-1和第二电极1-2，第一电极1-1、第二电极1-2均通过导线8与电源2相连接，电源2连接有用于控制电源2的输出电压的控制电路3，液态金属5用于在第一电极1-1和第二电极1-2之间的电场驱动下移动。
具体而言：
控制电路3与电源2的输入端(输入端有两个)相连；第一电极1-1、控制电路3、电源2、第二电极1-2和槽道4内所放置的电解液6形成导电回路。电源2为变频交流电源2。利用控制电路3输出不同大小的直流电压或不同频率、不同大小的交流电压。电源2通过控制电路3、第一电极1-1和第二电极1-2作用于电解液6形成电场，从而驱动液态金属5在槽道4内运动。
本实施例的槽道4为空心通道。空心通道可为中空的长方体结构(如图1和图2所示)、中空的圆柱体结构、中空的半圆柱体结构、中空的螺旋管结构中的任意一种或任意两种以上的组合。
槽道4的材质为绝缘材质或绝缘镀层处理后的导电材质；第一电极1-1和第二电极1-2均为铜棒。液态金属5为熔点在室温范围内的镓金属单质或镓基合金，且所述液态金属为可携带物质或信号能量的液态金属液滴。液态金属液滴自然状态下在电解液中通常呈椭圆体或团簇状。镓基合金为镓铟合金或镓铟锡合金。电解液6为0.2mol/L的NaOH溶液，当然也可依据实际需要选择其他碱性溶液，例如Na2CO3溶液、NaCl溶液等。
实施例2
本实施例同样提供了一种液态金属的电场驱动装置，其与实施例1所述的电场驱动装置基本相同，相同之处不再赘述，区别在于：如图3和图4所示，本实施例的槽道4在底部上的两端均设有传感器感应装置7，用于接收液态金属5所传递的信号。液态金属5在槽道4中往复运动时，液态金属5会与传感器感应装置7相接触，将信号传递给传感器感应装置7，由传感器感应装置7将接收到的信号送往信号处理装置进行信号处理。
实施例3
本实施例同样提供了一种液态金属的电场驱动装置，其与实施例1所述的电场驱动装置基本相同，相同之处不再赘述，区别在于：槽道4为直管与弯管的组合，如图5和图6所示，直管与弯管组合成一个小鼠状结构，第一电极1-1和第二电极1-2仍设置于槽道4的两个端点，但是电源2为直流稳压电源2，在控制电路3的控制下输出直流电。
实施例4
本实施例同样提供了一种液态金属的电场驱动装置，其与实施例1所述的电场驱动装置基本相同，相同之处不再赘述，区别在于：如图7所示，电源2为直流稳压电源2，控制电路3用于控制输出直流电的电压，槽道4为玻璃管制成的螺旋空心管和直管的组合，即轨道路径为直线和螺旋线组合而成。
综上所述，本实用新型上述实施例提供的液态金属的电场驱动装置，设置了槽道，使用时将电解液放置于槽道内，将液态金属部分或全部浸没于电解液内，第一电极、控制电路、电源、第二电极和电解液形成导电回路，利用液态金属液滴在电解液环境下能够被电场驱动发生形变并向电源正极运动的特点，通过电场控制和驱动电解液环境下的携带有物质或能量的液态金属在多种路径、多种方向的槽道内进行运动，可以在直流电的作用下从槽道一端运动到另一端，也可以在交流电作用下在槽道上来回往复运动，从而将物质或能量输送至槽道内指定的地点，进而完成物质运输或信号传递的任务。而且，由于液态金属具有柔性的特点，受到外力作用可以产生形变并恢复原状，因而在槽道中运行时不会被卡住或因为碰撞而导致受损。本实用新型可应用于流体输送、信号传递装置(例如压力传感器)的设计中，通过电场控制使信号能量或物质从一端往另一端传递输送，使用电解液和液态金属代替传统的传导介质，能有效地降低信号失真现象，提高压力传感器工作的稳定性，具有灵活可靠、结构简单、成本低廉的优点。
液态金属作为一种液体材料，在受到外力作用时可以产生一定的形变，进而吸收能量并形成对被运载物质的保护。通过注射的方式可以调节液态金属液滴的大小，从而实现灵活的设计。
本实用新型的实施例是为了示例和描述而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (10)
1.一种液态金属的电场驱动装置，其特征在于，包括用于放置液态金属和电解液的槽道，所述槽道的相对两侧对应设有与所述电解液接触的第一电极和第二电极，所述第一电极、第二电极均通过导线与电源相连接，所述电源连接有用于控制所述电源的输出电压的控制电路，所述液态金属用于在所述第一电极和第二电极之间的电场驱动下移动。
2.根据权利要求1所述的液态金属的电场驱动装置，其特征在于，所述控制电路与所述电源的输入端相连，所述第一电极、控制电路、电源、第二电极和槽道内所放置的电解液形成导电回路。
3.根据权利要求1所述的液态金属的电场驱动装置，其特征在于，所述槽道为空心通道。
4.根据权利要求3所述的液态金属的电场驱动装置，其特征在于，所述空心通道为中空的长方体结构、中空的圆柱体结构、中空的半圆柱体结构、中空的螺旋管结构中的任意一种或任意两种以上的组合。
5.根据权利要求3所述的液态金属的电场驱动装置，其特征在于，所述空心通道为直管或弯管，或直管与弯管的组合。
6.根据权利要求1所述的液态金属的电场驱动装置，其特征在于，所述槽道的材质为绝缘材质或绝缘镀层处理后的导电材质；
和/或，所述第一电极和第二电极均为导电金属材质。
7.根据权利要求1所述的液态金属的电场驱动装置，其特征在于，所述液态金属为熔点在室温范围内的镓金属单质或镓基合金，且所述液态金属为可携带物质或信号能量的液态金属液滴。
8.根据权利要求7所述的液态金属的电场驱动装置，其特征在于，所述镓基合金为镓铟合金或镓铟锡合金。
9.根据权利要求1所述的液态金属的电场驱动装置，其特征在于，所述电解液为碱性电解液、中性电解液或酸性电解液。
10.根据权利要求1所述的液态金属的电场驱动装置，其特征在于，所述电源为直流稳压电源或变频交流电源。
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| CN201821300024.9U CN209312321U (zh) | 2018-08-13 | 2018-08-13 | 一种液态金属的电场驱动装置 |
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