一种液态金属驱动的微型运载装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106363603A(43)申请公布日2017.02.01(21)申请号201611022585.2(22)申请日2016.11.21(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区100084信箱82分箱清华大学专利办公室(72)发明人姚又友刘静(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人段俊涛(51)Int.Cl.B25J7/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种液态金属驱动的微型运载装置(57)摘要一种液态金属驱动的微型运载装置，包括运载结构，运载结构与附着结构相连，液态金属轮通过浸润连接在附着结构上；液态金属轮浸没在电解液中，当电源作用于电解液，在电解液中形成电场，就可以驱动液态金属轮运动，进而拉动运载结构，利用控制电路可以在不同液态金属轮上产生大小不同的力，从而使得微型运载装置前进后退或转向；本发明有着结构简单，成本低廉的特点，还可以通过不同运载结构的设计以及液态金属轮注射量的调节，实现不同大小的微型运载装置，同时由于液态金属轮柔性的特点，受到外力作用可以产生形变并恢复原状，因而在轨道中运行时不会被卡住或因为碰撞而导致结构受损；本发明可以应用于微流体，生物芯片以及微型机器人等领域。CN106363603ACN106363603A权利要求书1/1页1.一种液态金属驱动的微型运载装置，其特征在于，包括运载结构(6)，运载结构(6)连接在液态金属轮(8)上，液态金属轮(8)浸没在电解液(2)中，利用电源(5)作用于电解液(2)在其中形成电场，驱动液态金属轮(8)运动，进而拉动运载结构(6)。2.根据权利要求1所述液态金属驱动的微型运载装置，其特征在于，所述运载结构(6)是3D打印制作的空心结构。3.根据权利要求1所述液态金属驱动的微型运载装置，其特征在于，所述运载结构(6)漂浮在电解液(2)上，与附着结构(7)连接，附着结构(7)使用能够和液态金属材料相互浸润的金属材料构成，通过浸润作用连接在液态金属轮(8)上。4.根据权利要求3所述液态金属驱动的微型运载装置，其特征在于，所述能够和液态金属材料相互浸润的金属材料为铜、银或金。5.根据权利要求1所述液态金属驱动的微型运载装置，其特征在于，所述液态金属轮(8)是利用液态金属定量注射形成的球状液态金属液滴，所用液态金属为熔点在室温范围内的镓金属或镓基合金。6.根据权利要求5所述液态金属驱动的微型运载装置，其特征在于，所述镓基合金为镓铟合金或镓铟锡合金，所述液态金属轮(8)的数量是一个或多个。7.根据权利要求1所述液态金属驱动的微型运载装置，其特征在于，所述电源(5)连接有控制电路(4)，利用控制电路(4)在不同液态金属轮(8)上产生大小不同的力，从而使得运载结构(6)前进、后退或转向。8.根据权利要求7所述液态金属驱动的微型运载装置，其特征在于，所述控制电路(4)在运载结构(6)之外或者集成在运载结构(6)上，通过有线或遥控的方式调节加载在液态金属轮(8)上的电压值，从而调节运载结构(6)的运动方向以及速度。9.根据权利要求1或8所述液态金属驱动的微型运载装置，其特征在于，所述电源(5)为直流稳压电源，为外部稳压源输入电源或搭载在运载结构(6)上的微型电池。10.根据权利要求1所述液态金属驱动的微型运载装置，其特征在于，所述电解液(2)是碱性电解液、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。2CN106363603A说明书1/3页一种液态金属驱动的微型运载装置技术领域[0001]本发明属于微流体技术领域，特别涉及一种液态金属驱动的微型运载装置。背景技术[0002]液态金属是一种熔点在室温范围内的金属材料，在低温下呈现固体金属性状而在常温或高温下呈现液体形态。液态金属通常以镓金属及其合金为主，包括镓铟合金以及镓铟锡合金等。其具有良好的导电性能以及导热性能，同时具有金属光泽，在液体状态下具有良好的流动性能以及表面张力等特性。液态金属具有一定的浸润性，利用液态金属墨水，可以制成柔性力学传感器，或电子打印电路。也可以结合其导电性能以及流动性能制成可直接使用电力驱动的电磁泵。近年来清华大学刘静研究团队发现，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。[0003]利用液态金属的这种运动特点，可以将其作为驱动结构，来设计制造微型运载体。在生物芯片，微流体以及微型机器人等领域，经常需要搬运特定物品，如生物标本等。现有的机械搬运结构需要用到齿轮丝杠等刚性结构，灵活性较差，且在微型运载装置的设计中，由于机械加工的尺度问题，往往不能实现微型的